Бул обзор суутек бөлүштүрүү үчүн түтүк системаларын коопсуз долбоорлоо боюнча сунуштарды камтыйт.
Суутек - бул өтө учуучу суюктук, анын агып кетүү тенденциясы жогору.Бул тенденциялардын өтө коркунучтуу жана өлүмгө алып келүүчү айкалышы, башкаруу кыйын болгон учуучу суюктук.Бул материалдарды, прокладкаларды жана пломбаларды тандоодо эске алынуучу тенденциялар, ошондой эле мындай системалардын конструкциялык мүнөздөмөлөрү.H2, суюктук Н2 же суюк Н2 өндүрүшү эмес, газ түрүндөгү H2 бөлүштүрүлүшү жөнүндөгү бул темалар бул талкуунун чордону болуп саналат (оң каптал тилкесин караңыз).
Бул жерде сиз суутек жана H2-аба аралашмасын түшүнүүгө жардам берүү үчүн бир нече негизги пункттар бар.Суутек эки жол менен күйөт: дефлаграция жана жарылуу.
дефлаграция.Дефлаграция – бул жалын аралашма аркылуу субсоникалык ылдамдыкта өтүүчү жалпы күйүү режими.Бул, мисалы, суутек-аба аралашмасынын эркин булуту кичинекей тутандыруу булагы менен тутанганда пайда болот.Бул учурда, жалын секундасына он бир нече жүз фут ылдамдыкта жылат.Ысык газдын тез кеңейиши күчү булуттун чоңдугуна пропорционалдуу болгон басым толкундарын жаратат.Кээ бир учурларда, сокку толкунунун күчү анын жолундагы курулуш конструкцияларына жана башка объекттерге зыян келтирүүгө жана жаракат келтирүүгө жетиштүү болушу мүмкүн.
жарылуу.Ал жарылганда, жалын жана шок толкундар аралашма аркылуу үндүн ылдамдыгы менен өткөн.Детонация толкунунда басымдын катышы детонацияга караганда бир топ чоң.Күчтүн күчөшүнөн улам жарылуу адамдар, имараттар жана жакын жердеги объекттер үчүн кооптуураак.Кадимки дефлаграция чектелген мейкиндикте тутанганда жарылууну пайда кылат.Мындай тар аймакта от эң аз энергиянын эсебинен пайда болушу мүмкүн.Ал эми суутек-аба аралашмасын чексиз мейкиндикте жардыруу үчүн күчтүүрөөк тутандыруу булагы талап кылынат.
Суутек-аба аралашмасындагы детонация толкунунун басымынын катышы болжол менен 20. Атмосфералык басымда 20 катышы 300 psi болуп саналат.Бул басым толкуну кыймылсыз объект менен кагылышканда басымдын катышы 40-60ка чейин жогорулайт.Бул стационардык тоскоолдуктан басым толкунунун чагылуусу менен шартталган.
агып кетүү тенденциясы.Төмөн илешкектүүлүгүнө жана молекулярдык салмагынын төмөндүгүнө байланыштуу, H2 газы ар кандай материалдардын агып кетүүсүнө, ал тургай өтүүгө же өтүүгө жогорку тенденциясына ээ.
Суутек жаратылыш газынан 8 эсе, абадан 14 эсе, пропандан 22 эсе, бензин буусунан 57 эсе жеңил.Бул сыртка орнотулганда, H2 газы тез көтөрүлүп, тарайт, ал тургай агып кетүү белгилерин азайтат.Бирок бул эки миздүү кылыч болушу мүмкүн.Эгерде ширетүүдөн мурун агып кетүүнү аныктоо изилдөөсү жок эле сырттагы орнотмодо H2 агып кетүүсүнөн жогору же төмөн жагында ширетүү жүргүзүлө турган болсо, жарылуу болушу мүмкүн.Жабык мейкиндикте H2 газы көтөрүлүп, шыптан ылдыйга чейин чогулат, бул шарт анын жерге жакын тутануу булактары менен байланышып калуу ыктымалдуулугуна чейин чоң көлөмгө чейин түзүүгө мүмкүндүк берет.
Кокусунан өрт.Өзүн-өзү тутануу – бул газдардын же буулардын аралашмасынын сырткы тутануу булагы жок өзүнөн-өзү тутануу кубулушу.Ал ошондой эле "өзүн-өзү күйүү" же "өзүнчө күйүү" деп аталат.Өзүн-өзү күйгүзүү басымга эмес, температурага көз каранды.
Өзүн-өзү тутануу температурасы - аба же кычкылдандыргыч зат менен тийгенде күйүүчү оттун тышкы булагы жок болгон учурда күйүүчү майдын өзүнөн-өзү күйүүчү минималдуу температурасы.Жалгыз порошоктун өзүнөн-өзү тутануу температурасы - кычкылдандыргыч зат жок болгон учурда өзүнөн өзү тутануучу температура.Абадагы Н2 газынын өзүнөн-өзү тутануу температурасы 585°С.
Тутануу энергиясы - күйүүчү аралашма аркылуу жалындын таралышын баштоо үчүн зарыл болгон энергия.Минималдуу от алдыруу энергиясы – белгилүү бир температурада жана басымда белгилүү бир күйүүчү аралашманы тутандыруу үчүн зарыл болгон минималдуу энергия.1 атм абадагы газ түрүндөгү H2 үчүн учкун тутануунун минималдуу энергиясы = 1,9 × 10–8 BTU (0,02 мДж).
Жарылуу коркунучунун чеги - бул жарылуу болгон абадагы же кычкылтектеги буулардын, тумандардын же чаңдардын максималдуу жана минималдуу концентрациясы.Айлана-чөйрөнүн өлчөмү жана геометриясы, ошондой эле күйүүчү майдын концентрациясы чектерди көзөмөлдөйт."Жарылуу чеги" кээде "жарылуу чеги" үчүн синоним катары колдонулат.
Абадагы Н2 аралашмалары үчүн жарылуу коркунучунун чеги 18,3 том% (төмөнкү чек) жана 59 том% (жогорку чек).
Түтүк системаларын долбоорлоодо (1-сүрөт), биринчи кадам суюктуктун ар бир түрү үчүн зарыл болгон курулуш материалдарын аныктоо болуп саналат.Жана ар бир суюктук ASME B31.3 пунктуна ылайык классификацияланат.300(b)(1) мындай деп айтылат: "Ээси ошондой эле D, M классын, жогорку басымды жана жогорку тазалыктагы түтүктөрдү аныктоого жана белгилүү бир сапат тутумун колдонуу керекпи же жокпу аныктоого жооп берет."
Суюктук категориясы тестирлөөнүн даражасын жана талап кылынган сыноонун түрүн, ошондой эле суюктук категориясына негизделген башка көптөгөн талаптарды аныктайт.Бул үчүн ээсинин жоопкерчилиги, адатта, ээсинин инженердик бөлүмүнө же сырттан келген инженерге жүктөлөт.
B31.3 Процесс түтүк кодекси ээсине белгилүү бир суюктук үчүн кайсы материалды колдонуу керектигин айтпаса да, ал күч, калыңдык жана материалды туташтыруу талаптары боюнча көрсөтмөлөрдү берет.Ошондой эле кодекстин кириш сөзүндө так айтылган эки билдирүү бар:
Жана жогорудагы биринчи абзацты, В31.3 пунктун кеңейтиңиз.300(b)(1) ошондой эле мындай деп айтылат: "Трубаны орнотуунун ээси ушул Кодекстин сакталышы үчүн жана түтүк бир бөлүгү болуп саналган бардык суюктуктарды иштетүүнү же процессин жөнгө салуучу долбоорлоо, куруу, текшерүү, текшерүү жана сыноо талаптарын белгилөө үчүн жалгыз жоопкерчилик тартат.Орнотуу."Ошентип, жоопкерчиликтин кээ бир негизги эрежелерин жана суюктук кызмат категорияларын аныктоо талаптарын белгилегенден кийин, суутек газы кайда туура келерин карап көрөлү.
Суутек газы агып кеткен учуучу суюктук катары иштегендиктен, суутек газын суюктук кызматы үчүн В31.3 категориясы боюнча кадимки суюктук же M классындагы суюктук катары кароого болот.Жогоруда айтылгандай, суюктуктарды иштетүү классификациясы B31.3, 3-пунктта сүрөттөлгөн тандалган категориялар үчүн көрсөтмөлөргө жооп берген шартта, ээсинин талабы болуп саналат. 300.2 "Гидравлик кызматтар" бөлүмүндөгү аныктамалар.Төмөндө суюктуктун нормалдуу кызматы жана M классындагы суюктук кызматы үчүн аныктамалар берилген:
"Кадимки суюктук кызматы: Суюктук кызматы бул кодго ылайык түтүктөрдүн көпчүлүгүнө тиешелүү, башкача айтканда D, M класстары, жогорку температура, жогорку басым же жогорку суюктуктун тазалыгы үчүн эрежелерге баш ийбейт.
(1) Суюктуктун уулуулугу ушунчалык чоң болгондуктан, агып кетүүдөн улам келип чыккан суюктуктун өтө аз өлчөмдөгү бир жолу таасири, тез арада калыбына келтирүү чаралары көрүлгөн күндө да, дем алган же аны менен байланышта болгондор үчүн олуттуу туруктуу жаракат алып келиши мүмкүн.алынган
(2) Түтүк өткөргүчтүн конструкциясын, тажрыйбасын, эксплуатациялоо шарттарын жана жайгашкан жерин карап чыккандан кийин ээси суюктуктун нормалдуу колдонулушуна карата талаптар персоналды таасирден коргоо үчүн зарыл болгон герметиканы камсыз кылуу үчүн жетишсиз экендигин аныктайт.”
М-дын жогоруда келтирилген аныктамасында суутек газы (1) пункттун критерийлерине жооп бербейт, анткени ал уулуу суюктук болуп эсептелбейт.Бирок, (2) пунктчасын колдонуу менен, Кодекс “...трубалардын конструкциясын, тажрыйбасын, эксплуатациялоо шарттарын жана жайгашкан жерин…” тийиштүү түрдө эске алынгандан кийин М классындагы гидравликалык системаларды классификациялоого уруксат берет.Талаптар суутек газ түтүк системаларын долбоорлоодо, курууда, текшерүүдө, текшерүүдө жана сыноодо бүтүндүктүн жогорку деңгээлине болгон муктаждыкты канааттандыруу үчүн жетишсиз.
Жогорку температурадагы суутек коррозиясын (HTHA) талкуулоодон мурун 1-таблицага кайрылыңыз.Коддор, стандарттар жана эрежелер бул таблицада келтирилген, анда суутектин морттугу (HE), HTHA камтыган жалпы коррозия аномалиясы темасы боюнча алты документ камтылган.OH төмөнкү жана жогорку температурада пайда болушу мүмкүн.Коррозиянын бир түрү деп эсептелгендиктен, ал бир нече жол менен башталышы мүмкүн жана ошондой эле материалдардын кеңири спектрине таасир этет.
HE ар кандай формага ээ, алар суутек крекингине (ВАС), суутектик крекингге (HSC), стресстик коррозияга крекингге (SCC), суутектик коррозияга крекингге (HACC), суутек көбүгү (HB), суутек крекингине (HIC) бөлүнөт.)), стресс багытталган суутек крекинг (SOHIC), прогрессивдүү крекинг (SWC), сульфиддик стресс крекинг (SSC), жумшак зоналык крекинг (SZC) жана жогорку температурадагы суутек коррозиясы (HTHA).
Эң жөнөкөй түрдө, суутектин морттугу металл бүртүкчөлөрүнүн чектерин бузуу механизми болуп саналат, натыйжада атомдук суутектин өтүшүнө байланыштуу ийкемдүүлүк төмөндөйт.Мунун пайда болуу жолдору ар түрдүү жана жарым-жартылай тиешелүү аталыштары менен аныкталат, мисалы, бир эле убакта жогорку температура жана жогорку басымдагы суутек морттук үчүн керек болгон HTHA жана атомдук суутек жабык газдар жана суутек түрүндө өндүрүлгөн SSC.кислота коррозиясынан улам, алар морттукка алып келиши мүмкүн болгон металл корпустарга сиңип кетет.Бирок жалпы жыйынтык жогоруда сүрөттөлгөн суутек морттугунун бардык учурлары менен бирдей, мында металлдын күчү морттуктун жол берилген чегинен төмөн азаят, бул өз кезегинде суюктуктун туруксуздугун эске алуу менен потенциалдуу катастрофалык окуяга шарт түзөт.
Дубалдын калыңдыгынан жана механикалык биргелешкен иштешинен тышкары, H2 газ кызматы үчүн материалдарды тандоодо эки негизги факторду эске алуу керек: 1. Жогорку температурадагы суутектин (HTHA) таасири жана 2. Потенциалдуу агып кетүү жөнүндө олуттуу кооптонуулар.Учурда эки тема тең талкууда.
Молекулярдык суутектен айырмаланып, атомдук суутек кеңейип, суутекти жогорку температурага жана басымга дуушар кылып, потенциалдуу HTHA үчүн негиз түзө алат.Бул шарттарда атомдук суутек көмүртектүү болот түтүк материалдарына же жабдууларга тарай алат, ал жерде металлдык эритмедеги көмүртек менен реакцияга кирип, дан чектеринде метан газын пайда кылат.Качып кете албай, газ кеңейип, түтүктөрдүн же идиштердин дубалдарына жаракалар жана жаракалар пайда болот - бул HTGA.8 дюймдук дубалда жаракалар жана жаракалар байкалган HTHA натыйжаларын 2-сүрөттө ачык көрө аласыз.Бул шарттарда иштебей калган номиналдык өлчөмдөгү (NPS) түтүктүн бөлүгү.
Иштөө температурасы 500 ° F төмөн сакталган учурда көмүртек болот суутек кызматы үчүн колдонулушу мүмкүн.Жогоруда айтылгандай, HTHA суутек газы жогорку жарым-жартылай басымда жана жогорку температурада кармалып турганда пайда болот.Суутектин жарым-жартылай басымы болжол менен 3000 psi жана температура болжол менен 450 ° F жогору болгондо көмүртектүү болот сунушталбайт (бул 2-сүрөттөгү авариянын абалы).
3-сүрөттөгү өзгөртүлгөн Нельсон сюжетинен көрүнүп тургандай, жарым-жартылай API 941ден алынган, суутектин күчөшүнө жогорку температура эң чоң таасир этет.Суутек газынын жарым-жартылай басымы 500 ° F чейин температурада иштеген көмүртектүү болоттор менен колдонулганда 1000 psi ашып кетиши мүмкүн.
Сүрөт 3. Бул өзгөртүлгөн Нельсон диаграммасы (API 941 ылайыкташтырылган) ар кандай температурада суутек кызматы үчүн ылайыктуу материалдарды тандоо үчүн колдонулушу мүмкүн.
fig боюнча.3 суутектин кол салуудан качууга кепилдик берилген болотторду тандоону көрсөтөт, иш температурасына жана суутектин жарым-жартылай басымына жараша.Аустениттик дат баспас болоттор HTHAга сезгич эмес жана бардык температурада жана басымда канааттандырарлык материалдар болуп саналат.
Austenitic 316/316L дат баспас болоттон жасалган суутек колдонуу үчүн эң практикалык материал жана далилденген тажрыйбага ээ.Ширетүүдөн кийинки жылуулук менен дарылоо (PWHT) көмүртектүү болоттор үчүн ширетүүдө суутектин калдыктарын кальцинациялоо жана ширетүүдөн кийин жылуулук таасир эткен аймактын (HAZ) катуулугун азайтуу үчүн сунушталса, аустениттик дат баспас болоттор үчүн талап кылынбайт.
Термотермикалык эффекттер термикалык иштетүүдөн жана ширетүүдөн келип чыккан аустениттик дат баспас болоттордун механикалык касиеттерине азыраак таасир этет.Бирок, муздак иштөө аустениттик дат баспас болоттун механикалык касиеттерин, мисалы, күч жана катуулукту жакшыртат.Аустениттик дат баспас болоттон жасалган түтүктөрдү ийип, калыптандырууда алардын механикалык касиеттери өзгөрөт, анын ичинде материалдын пластикалуулугу төмөндөйт.
Эгерде аустениттик дат баспас болоттон муздак калыптандыруу талап кылынса, эритмени күйдүрүү (болжол менен 1045°C чейин ысытуу, андан кийин өчүрүү же тез муздатуу) материалдын механикалык касиеттерин баштапкы маанилерине кайтарат.Ал ошондой эле муздак иштетүүдөн кийин жетишилген эритме сегрегациясын, сенсибилизацияны жана сигма фазасын жок кылат.Эритмени күйдүрүү учурунда, тез муздатуу туура эмес иштетилбесе, калган стрессти кайра материалга келтириши мүмкүн экенин эске алыңыз.
H2 кызматы үчүн алгылыктуу материалды тандоо үчүн ASME B31деги GR-2.1.1-1 Түтүк жана түтүктөрдү чогултуу материалдарынын спецификациясынын индекси жана GR-2.1.1-2 түтүкчөлөрүнүн материалдарынын спецификациясынын индексин караңыз.түтүктөр баштоо үчүн жакшы жер болуп саналат.
Стандарттык атомдук салмагы 1,008 атомдук масса бирдиги (аму) менен суутек мезгилдик таблицадагы эң жеңил жана эң кичинекей элемент болуп саналат, ошондуктан агып кетүү ынтымагы жогору, бул потенциалдуу кыйратуучу кесепеттерге алып келет, мен кошумчалай алам.Ошондуктан, газ түтүк системасы механикалык түрү байланыштарды чектөө жана чындап зарыл болгон байланыштарды жакшыртуу үчүн иштелип чыккан болушу керек.
Потенциалдуу агып кетүү чекиттерин чектөөдө система толугу менен ширетилиши керек, жабдуулардагы фланецтик байланыштарды кошпогондо, түтүктөрдүн элементтери жана арматуралар.Толук эмес болсо, мүмкүн болушунча жиптүү байланыштардан качуу керек.Эгерде кандайдыр бир себептерден улам бурмаланган туташуулардан качуу мүмкүн болбосо, аларды жипти герметикасыз толугу менен бириктирип, андан кийин ширетүүчү жерди жабуу сунушталат.Көмүртектүү болот түтүгүн колдонууда түтүктөрдүн бириккен жерлери ширетилгенден кийинки жылуулук менен иштетилиши керек (PWHT).Ширетүүдөн кийин жылуулук таасир эткен зонадагы (HAZ) түтүктөр айлана-чөйрөнүн температурасында да суутек чабуулуна дуушар болушат.Суутек чабуулу биринчи кезекте жогорку температурада болгонуна карабастан, PWHT баскычы айлана-чөйрөнүн шарттарында да бул мүмкүнчүлүктү жок кылбаса, толугу менен азайтат.
Бардык ширетилген системанын алсыз жери фланецтик байланыш болуп саналат.Фланецтик туташтыруунун жогорку деңгээлдеги бекемдигин камсыз кылуу үчүн Каммпрофил прокладкаларын (4-сүрөт) же прокладкалардын башка формасын колдонуу керек.Бир нече өндүрүүчүлөр дээрлик бирдей жол менен жасалган, бул жаздык абдан кечиримдүү.Ал жумшак, деформациялануучу пломбалоочу материалдардын ортосуна тыгылган тиштүү бардык металл шакектерден турат.Тиштер болттун жүгүн кичирээк жерге топтойт, азыраак стресс менен бекем орнотулат.Ал тегиз эмес фланец беттерин, ошондой эле өзгөрүлмө иштөө шарттарын компенсациялай ала тургандай кылып иштелип чыккан.
Сүрөт 4. Kammprofile прокладкаларынын эки тарабында жумшак толтургуч менен бириктирилген металл өзөгү бар.
Системанын бүтүндүгүнүн дагы бир маанилүү фактору – бул клапан.Сабактын пломбасынын жана корпустун фланецтеринин айланасында агып кетүү чыныгы көйгөй болуп саналат.Буга жол бербөө үчүн көөрүгү бар клапанды тандоо сунушталат.
1 дюйм колдонуңуз.Мектеп 80 көмүртек болот түтүк, биздин төмөндөгү мисалда, ASTM A106 Gr B ылайык өндүрүш толеранттуулугун, коррозияга жана механикалык чыдамкайлыктарды эске алуу менен, максималдуу жол берилген жумушчу басымы (MAWP) 300 ° F чейин температурада эки этап менен эсептелиши мүмкүн (Эскертүү : "... 300 ° F чейин температурада" себеби, 300 ° F чейин температурада (ASTM 300 Gr B) стресс болуп саналат. Температура 300ºF.(S) ашканда начарлай баштайт, андыктан (1) теңдеме 300ºF жогору температурага тууралоону талап кылат.)
Формула (1) боюнча, биринчи кадам түтүктүн теориялык жарылуу басымын эсептөө болуп саналат.
T = түтүк дубалынын калыңдыгы минус механикалык, коррозияга жана өндүрүштүк толеранттуулук, дюйм менен.
Процесстин экинчи бөлүгү (2) теңдемеге ылайык P натыйжасына S f коопсуздук коэффициентин колдонуу менен түтүктүн максималдуу жол берилген жумушчу басымы Па эсептөө болуп саналат:
Ошентип, 1 ″ мектеп 80 материалды колдонууда жарылуу басымы төмөнкүчө эсептелет:
Андан кийин 2019-ж. VIII-1-бөлүмүнүн 8-пунктуна ылайык ASME басымдуу идиштер боюнча Sf коопсуздук Sf колдонулат. UG-101 төмөнкүдөй эсептелет:
Натыйжада MAWP мааниси 810 psi болуп саналат.дюйм түтүккө гана тиешелүү.Тутумдагы эң төмөнкү рейтингге ээ фланецтик байланыш же компонент системадагы жол берилген басымды аныктоодо аныктоочу фактор болуп калат.
ASME B16.5 боюнча, 150 көмүртектүү болот фланец арматурасы үчүн максималдуу жол берилген жумушчу басымы 285 psi болуп саналат.дюйм -20°F жана 100°F.Класс 300 740 psi максималдуу жол берилген жумушчу басымы бар.Бул төмөндөгү материалдын спецификациясына ылайык системанын басым чегинин фактору болот.Ошондой эле, бир гана гидростатикалык сыноолордо, бул баалуулуктар 1,5 эсе ашат.
Негизги көмүртек болоттон жасалган материалдын спецификациясынын мисалы катары, 740 psi дизайн басымынан төмөн чөйрө температурасында иштеген H2 газ тейлөө линиясынын спецификациясы.дюйм, 2-таблицада көрсөтүлгөн материалдык талаптарды камтышы мүмкүн. Төмөнкүлөр спецификацияга көңүл бурууну талап кылышы мүмкүн:
Түтүктүн өзүнөн тышкары, түтүк тутумун түзгөн көптөгөн элементтер бар, мисалы арматуралар, клапандар, линия жабдуулары, ж.б. Бул элементтердин көбү майда-чүйдөсүнө чейин талкуулоо үчүн түтүккө бириктирилет, бул үчүн жайгаштырылгандан көбүрөөк барактар ​​талап кылынат.Бул макала.