Apèsi sa a bay rekòmandasyon pou konsepsyon an sekirite nan sistèm kanalizasyon pou distribisyon idwojèn.
Idwojèn se yon likid trè temèt ak yon gwo tandans koule.Li se yon konbinezon de tandans trè danjere e ki ka touye moun, yon likid temèt ki difisil pou kontwole.Sa yo se tandans yo konsidere lè w ap chwazi materyèl, garnitur ak sele, osi byen ke karakteristik sa yo konsepsyon nan sistèm sa yo.Sijè sa yo sou distribisyon gaz H2 se konsantre nan diskisyon sa a, pa pwodiksyon H2, likid H2, oswa likid H2 (gade bò dwat).
Men kèk pwen kle pou ede w konprann melanj idwojèn ak H2-lè.Idwojèn boule nan de fason: deflagrasyon ak eksplozyon.
deflagrasyon.Deflagrasyon se yon mòd combustion komen nan ki flanm dife vwayaje nan melanj lan nan vitès subsonic.Sa rive, pou egzanp, lè yon nwaj gratis nan melanj idwojèn-lè ignisyon pa yon ti sous ignisyon.Nan ka sa a, flanm dife a ap deplase nan yon vitès dis a plizyè santèn pye pou chak segonn.Ekspansyon rapid gaz cho kreye onn presyon ki gen fòs pwopòsyonèl ak gwosè nwaj la.Nan kèk ka, fòs vag chòk la ka ase pou domaje estrikti bilding yo ak lòt objè ki nan chemen li yo ak lakòz aksidan.
eksploze.Lè li te eksploze, flanm dife ak onn chòk te vwayaje nan melanj lan nan vitès supèrsonik.Rapò presyon nan yon vag deksplozyon pi gran pase nan yon deksplozyon.Akòz fòs la ogmante, eksplozyon an pi danjere pou moun, bilding ak objè ki tou pre.Deflagrasyon nòmal lakòz yon eksplozyon lè limen nan yon espas fèmen.Nan yon zòn etwat konsa, ignisyon ka koze pa pi piti kantite enèji.Men, pou deksplozyon yon melanj idwojèn-lè nan yon espas san limit, yo mande yon sous ignisyon ki pi pwisan.
Rapò presyon atravè vag deksplozyon an nan yon melanj idwojèn-lè se apeprè 20. Nan presyon atmosferik, yon rapò 20 se 300 psi.Lè vag presyon sa a fè kolizyon ak yon objè estasyonè, rapò presyon an ogmante a 40-60.Sa a se akòz refleksyon yon vag presyon soti nan yon obstak estasyonè.
Tandans koule.Akòz viskozite ki ba li yo ak pwa molekilè ki ba, gaz H2 gen yon gwo tandans koule e menm pèmete oswa antre nan divès kalite materyèl.
Idwojèn se 8 fwa pi lejè pase gaz natirèl, 14 fwa pi lejè pase lè a, 22 fwa pi lejè pase pwopan ak 57 fwa pi lejè pase vapè gazolin.Sa vle di ke lè enstale deyò, gaz H2 a pral byen vit monte ak gaye, diminye nenpòt siy nan menm fwit.Men, li kapab yon nepe de bò.Yon eksplozyon ka rive si soude dwe fèt sou yon enstalasyon deyò anlè oswa anba van nan yon flit H2 san yo pa yon etid deteksyon koule anvan soude.Nan yon espas ki fèmen, gaz H2 ka monte ak akimile soti nan plafon an desann, yon kondisyon ki pèmèt li bati jiska gwo volim anvan yo gen plis chans antre an kontak ak sous ignisyon toupre tè a.
Dife aksidan.Oto-ignisyon se yon fenomèn kote yon melanj gaz oswa vapè limen espontaneman san yon sous ekstèn ignisyon.Li konnen tou kòm "konbisyon espontane" oswa "konbisyon espontane".Oto-ignisyon depann sou tanperati, pa presyon.
Tanperati otoignisyon an se tanperati minimòm nan ki yon gaz pral limen espontaneman anvan ignisyon an nan absans yon sous ekstèn nan ignisyon lè kontak ak lè oswa yon ajan oksidan.Tanperati autoignition nan yon sèl poud se tanperati a nan ki li espontaneman limen nan absans la nan yon ajan oksidan.Tanperati pwòp tèt ou-ignisyon nan H2 gaz nan lè a se 585 ° C.
Enèji ignisyon an se enèji ki nesesè pou kòmanse pwopagasyon yon flanm dife atravè yon melanj ki ka pran dife.Enèji ignisyon minimòm se enèji minimòm ki nesesè pou limen yon melanj ki ka pran dife nan yon tanperati ak presyon patikilye.Minimòm enèji ignisyon etensèl pou H2 gaz nan 1 atm lè = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
Limit eksplozif yo se konsantrasyon maksimòm ak minimòm vapè, vapè oswa pousyè nan lè oswa oksijèn kote yon eksplozyon rive.Gwosè a ak jeyometri nan anviwònman an, osi byen ke konsantrasyon nan gaz la, kontwole limit yo."Limit eksplozyon" pafwa itilize kòm yon sinonim pou "limit eksplozyon".
Limit eksplozif pou melanj H2 nan lè a se 18.3% vol. (limyè pi ba) ak 59% vol.
Lè w ap desine sistèm kanalizasyon (Figi 1), premye etap la se detèmine materyèl bilding ki nesesè pou chak kalite likid.Epi chak likid pral klase an akò ak ASME B31.3 paragraf.300(b)(1) di, "Mèt kay la responsab tou pou detèmine klas D, M, gwo presyon, ak tiyo pite segondè, epi detèmine si yo ta dwe itilize yon sistèm kalite patikilye."
Klasifikasyon likid defini degre tès la ak kalite tès ki nesesè yo, ansanm ak anpil lòt kondisyon ki baze sou kategori likid la.Responsablite pwopriyetè a pou sa a anjeneral tonbe nan depatman jeni mèt kay la oswa yon enjenyè tretans.
Pandan ke B31.3 Pwosesis Piping Kòd la pa di pwopriyetè a ki materyèl pou itilize pou yon likid patikilye, li bay konsèy sou fòs, epesè, ak kondisyon koneksyon materyèl.Genyen tou de deklarasyon nan entwodiksyon nan kòd la ki klèman deklare:
Epi elaji sou premye paragraf ki anwo a, paragraf B31.3.300(b)(1) di tou: “Pwopriyetè a nan yon enstalasyon tiyo se sèl responsab pou konfòme ak Kòd sa a ak pou etabli konsepsyon, konstriksyon, enspeksyon, enspeksyon, ak tès kondisyon ki gouvène tout manyen likid oswa pwosesis ki tiyo a fè pati.Enstalasyon."Se konsa, apre yo fin mete kèk règ baz pou responsablite ak kondisyon pou defini kategori sèvis likid, ann wè ki kote gaz idwojèn adapte nan.
Paske gaz idwojèn aji kòm yon likid temèt ak fwit, gaz idwojèn ka konsidere kòm yon likid nòmal oswa yon likid Klas M anba kategori B31.3 pou sèvis likid.Jan sa di pi wo a, klasifikasyon nan manyen likid se yon kondisyon pwopriyetè, depi li satisfè direktiv yo pou kategori yo chwazi ki dekri nan B31.3, paragraf 3. 300.2 Definisyon nan seksyon "Sèvis idwolik".Sa ki annapre yo se definisyon pou sèvis likid nòmal ak sèvis likid klas M:
“Sèvis likid nòmal: Sèvis likid ki aplikab pou pifò tiyo ki sijè a kòd sa a, sa vle di pa sijè a règleman pou klas D, M, tanperati ki wo, presyon ki wo, oswa pwòpte likid segondè.
(1) Toksisite likid la tèlman gwo ke yon sèl ekspoze a yon ti kantite likid ki te koze pa yon flit ka lakòz gwo blesi pèmanan pou moun ki respire oswa ki vin an kontak ak li, menm si yo pran mezi rekiperasyon imedya.pran
(2) Apre yo fin konsidere konsepsyon tiyo, eksperyans, kondisyon fonksyònman, ak kote, pwopriyetè a detèmine ke kondisyon pou itilizasyon nòmal likid la pa ase pou bay sere ki nesesè pou pwoteje pèsonèl yo kont ekspoze.”
Nan definisyon ki anwo a nan M, gaz idwojèn pa satisfè kritè paragraf (1) paske li pa konsidere kòm yon likid toksik.Sepandan, lè y ap aplike paragraf (2), Kòd la pèmèt klasifikasyon sistèm idwolik yo nan klas M apre yo fin konsidere kòmsadwa "...konsepsyon tiyo, eksperyans, kondisyon fonksyònman ak kote..." Pwopriyetè a pèmèt detèminasyon nòmal pou manyen likid.Kondisyon yo ensifizan pou satisfè bezwen pou yon pi wo nivo entegrite nan konsepsyon, konstriksyon, enspeksyon, enspeksyon ak tès sistèm kanalizasyon gaz idwojèn.
Tanpri gade nan Tablo 1 anvan ou diskite sou Kowozyon Idwojèn Tanperati segondè (HTHA).Kòd, estanda, ak règleman yo nan lis nan tablo sa a, ki gen ladann sis dokiman sou sijè a nan frajilman idwojèn (HE), yon anomali korozyon komen ki gen ladan HTHA.OH ka rive nan tanperati ki ba ak segondè.Konsidere kòm yon fòm korozyon, li ka inisye nan plizyè fason epi tou li afekte yon pakèt materyèl.
HE gen plizyè fòm, ki ka divize an fann idwojèn (HAC), fann estrès idwojèn (HSC), krak korozyon estrès (SCC), fann korozyon idwojèn (HACC), ebulisyon idwojèn (HB), fann idwojèn (HIC).)), estrès oryante idwojèn fann (SOHIC), krak pwogresif (SWC), fann estrès sulfid (SSC), fann zòn mou (SZC), ak korozyon idwojèn tanperati ki wo (HTHA).
Nan fòm ki pi senp li yo, frajilman idwojèn se yon mekanis pou destriksyon limit grenn metal, sa ki lakòz duktilite redwi akòz pénétration idwojèn atomik.Fason yo nan ki sa rive yo varye epi yo an pati defini pa non respektif yo, tankou HTHA, kote similtane tanperati wo ak gwo presyon idwojèn ki nesesè pou embrittlement, ak SSC, kote idwojèn atomik pwodui kòm gaz fèmen ak idwojèn.akòz korozyon asid, yo koule nan ka metal, ki ka mennen nan frajil.Men, rezilta an jeneral se menm jan ak pou tout ka idwojèn embrittlement ki dekri pi wo a, kote fòs metal la redwi pa embrittlement anba ranje estrès admisib li yo, ki an vire mete etap la pou yon evènman potansyèlman katastwofik bay volatilité nan likid la.
Anplis epesè miray ak pèfòmans jwenti mekanik, gen de faktè prensipal yo konsidere lè w ap chwazi materyèl pou sèvis gaz H2: 1. Ekspozisyon nan idwojèn tanperati ki wo (HTHA) ak 2. Enkyetid grav sou potansyèl flit.Tou de sijè yo kounye a anba diskisyon.
Kontrèman ak idwojèn molekilè, idwojèn atomik ka elaji, ekspoze idwojèn nan tanperati ki wo ak presyon, kreye baz pou potansyèl HTHA.Anba kondisyon sa yo, idwojèn atomik kapab difize nan materyèl tiyo asye kabòn oswa ekipman, kote li reyaji ak kabòn nan solisyon metalik pou fòme gaz metàn nan limit grenn.Pa kapab chape, gaz la elaji, kreye fant ak fant nan mi yo nan tiyo oswa veso - sa a se HTGA.Ou ka wè klèman rezilta HTHA yo nan Figi 2 kote fant ak fant evidan nan miray 8″ la.Pòsyon tiyo gwosè nominal (NPS) ki echwe nan kondisyon sa yo.
Kabòn asye ka itilize pou sèvis idwojèn lè tanperati opere a kenbe pi ba pase 500 ° F.Kòm mansyone pi wo a, HTHA rive lè gaz idwojèn kenbe nan presyon ki wo pasyèl ak tanperati ki wo.Kabòn asye pa rekòmande lè presyon idwojèn pasyèl la espere alantou 3000 psi ak tanperati a pi wo a apeprè 450 ° F (ki se kondisyon aksidan an nan Figi 2).
Kòm ou ka wè nan konplo Nelson modifye nan Figi 3, an pati pran nan API 941, tanperati ki wo gen pi gwo efè sou fòs idwojèn.Presyon pasyèl gaz idwojèn ka depase 1000 psi lè yo itilize ak asye kabòn opere nan tanperati jiska 500 ° F.
Figi 3. Tablo Nelson modifye sa a (adapte de API 941) ka itilize pou chwazi materyèl apwopriye pou sèvis idwojèn nan divès tanperati.
Sou fig.3 montre chwa pou asye ki garanti pou fè pou evite atak idwojèn, tou depann de tanperati a opere ak presyon pasyèl nan idwojèn.Austenitic asye pur yo ensansib a HTHA epi yo se materyèl ki satisfezan nan tout tanperati ak presyon.
Austenitic 316/316L Nerjaveèi se materyèl ki pi pratik pou aplikasyon idwojèn epi li gen yon dosye pwouve.Pandan ke tretman chalè apre soude (PWHT) rekòmande pou asye kabòn kalsine idwojèn rezidyèl pandan soude epi redwi dite chalè ki afekte zòn (HAZ) apre soude, li pa obligatwa pou asye pur austenitic.
Efè tèmik ki te koze pa tretman chalè ak soude gen ti efè sou pwopriyete yo mekanik nan asye pur austenitic.Sepandan, travay frèt ka amelyore pwopriyete mekanik nan asye pur austenitic, tankou fòs ak dite.Lè koube ak fòme tiyo soti nan asye pur austenitic, pwopriyete mekanik yo chanje, ki gen ladan diminisyon nan plastisit nan materyèl la.
Si austenitic Nerjaveèi mande pou fòme frèt, solisyon annealing (chofaj apeprè 1045 ° C ki te swiv pa trempe oswa refwadisman rapid) pral retabli pwopriyete yo mekanik nan valè orijinal yo.Li pral tou elimine segregasyon alyaj, sansibilizasyon ak faz sigma reyalize apre travay frèt.Lè w ap fè recuit solisyon, ou dwe konnen ke refwadisman rapid ka mete estrès rezidyèl tounen nan materyèl la si li pa okipe byen.
Gade nan tablo GR-2.1.1-1 Endèks spesifikasyon materyèl asanblaj tiyo ak tib ak GR-2.1.1-2 endèks spesifikasyon materyèl tiyo nan ASME B31 pou seleksyon materyèl akseptab pou sèvis H2.tiyo yo se yon bon kote yo kòmanse.
Avèk yon pwa atomik estanda nan 1.008 inite mas atomik (amu), idwojèn se eleman ki pi lejè ak pi piti sou tablo peryodik la, ak Se poutèt sa gen yon gwo tandans pou koule, ak konsekans potansyèlman devastatè, mwen ta ka ajoute.Se poutèt sa, sistèm tiyo gaz la dwe fèt nan yon fason pou limite koneksyon kalite mekanik ak amelyore koneksyon sa yo ki vrèman nesesè.
Lè limite potansyèl pwen koule, sistèm lan ta dwe konplètman soude, eksepte pou koneksyon bride sou ekipman, eleman kanalizasyon ak ekipman.Koneksyon Threaded yo ta dwe evite osi lwen ke posib, si se pa konplètman.Si koneksyon fil yo pa ka evite pou nenpòt ki rezon, li rekòmande yo konplètman angaje yo san selan fil ak Lè sa a, sele soude a.Lè w ap itilize tiyo asye kabòn, jwenti tiyo yo dwe soude ak pòs soude chalè trete (PWHT).Apre soude, tiyo nan zòn ki afekte chalè (HAZ) yo ekspoze a atak idwojèn menm nan tanperati anbyen.Pandan ke atak idwojèn rive sitou nan tanperati ki wo, etap PWHT a pral konplètman diminye, si se pa elimine, posibilite sa a menm nan kondisyon anbyen.
Pwen fèb nan sistèm nan tout-soude se koneksyon an bride.Pou asire yon wo degre de sere nan koneksyon bride, yo ta dwe itilize Kammprofile garnitur (fig. 4) oswa yon lòt fòm garnitur.Te fè nan prèske menm fason an pa plizyè manifaktirè, pad sa a se trè padonnen.Li konsiste de bag dantle tout metal ki mete yon sandwich ant materyèl sele mou, deformable.Dan yo konsantre chay boulon an nan yon zòn ki pi piti pou bay yon anfòm sere ak mwens estrès.Li fèt nan yon fason ke li ka konpanse pou sifas bride inegal osi byen ke fluktue kondisyon opere.
Figi 4. Joint Kammprofile gen yon nwayo metal kole sou tou de bò ak yon filler mou.
Yon lòt faktè enpòtan nan entegrite sistèm lan se valv la.Fwit alantou sele tij la ak brides kò yo se yon pwoblèm reyèl.Pou anpeche sa a, li rekòmande yo chwazi yon valv ki gen yon sele souf.
Sèvi ak 1 pous.School 80 tiyo asye kabòn, nan egzanp nou an pi ba a, bay tolerans fabrikasyon, korozyon ak tolerans mekanik an akò ak ASTM A106 Gr B, maksimòm presyon k ap travay akseptab (MAWP) ka kalkile an de etap nan tanperati jiska 300 °F (Remak: Rezon ki fè "...pou tanperati jiska 300 °F" se paske tanperati a deteryore nan ASTM A106 Gr ... depase 300ºF.(S), kidonk Ekwasyon (1) mande pou Ajiste nan tanperati ki pi wo a 300ºF.)
An referans a fòmil (1), premye etap la se kalkile presyon teyorik pete tiyo a.
T = epesè miray tiyo mwens tolerans mekanik, korozyon ak fabrikasyon, an pous.
Dezyèm pati nan pwosesis la se kalkile maksimòm presyon k ap travay akseptab Pa nan tiyo a lè w aplike faktè sekirite S f nan rezilta P a dapre ekwasyon (2):
Kidonk, lè w ap itilize materyèl 1″ school 80, presyon pete a kalkile jan sa a:
Lè sa a, yo aplike yon Sf sekirite nan 4 an akò ak ASME Rekòmandasyon Veso Presyon Seksyon VIII-1 2019, Paragraf 8. UG-101 kalkile jan sa a:
Valè MAWP ki kapab lakòz se 810 psi.pous refere a tiyo sèlman.Koneksyon bride oswa eleman ki gen evalyasyon ki pi ba a nan sistèm nan pral faktè ki detèmine nan detèmine presyon ki akseptab nan sistèm nan.
Dapre ASME B16.5, maksimòm presyon k ap travay akseptab pou 150 ekipman bride asye kabòn se 285 psi.pous nan -20 ° F a 100 ° F.Klas 300 gen yon maksimòm presyon k ap travay akseptab nan 740 psi.Sa a pral faktè limit presyon nan sistèm nan dapre egzanp spesifikasyon materyèl ki anba a.Epitou, sèlman nan tès idrostatik, valè sa yo ka depase 1.5 fwa.
Kòm yon egzanp yon spesifikasyon materyèl debaz kabòn asye, yon spesifikasyon liy sèvis gaz H2 opere nan yon tanperati anbyen anba yon presyon konsepsyon de 740 psi.pous, ka genyen kondisyon materyèl yo montre nan Tablo 2. Sa ki annapre yo se kalite ki ka mande atansyon yo dwe enkli nan spesifikasyon la:
Apa de kanalizasyon nan tèt li, gen anpil eleman ki fè sistèm nan tiyo tankou ekipman, tiyo, ekipman liy, elatriye Pandan ke anpil nan eleman sa yo pral mete ansanm nan yon tiyo diskite sou yo an detay, sa a pral mande pou plis paj pase sa yo ka akomode.Atik sa.