Dulmarkaan wuxuu bixiyaa talooyin ku saabsan nakhshad badbaado leh ee nidaamyada tuubooyinka ee qaybinta hydrogen.
Hydrogen waa dareere aad u kacsan oo u janjeera inuu daadato.Waa isu-jiidasho aad u khatar badan oo dilaa ah, dareere kacsan oo ay adagtahay in la xakameeyo.Kuwani waa isbeddellada la tixgelinayo marka la dooranayo alaabta, gaskets iyo shaabadeynta, iyo sidoo kale sifooyinka naqshadeynta nidaamyadan.Mawduucyadan ku saabsan qaybinta gaaska H2 waa diiradda dooddan, maaha soo saarista H2, dareeraha H2, ama dareeraha H2 (eeg dhinaca midig).
Halkan waxaa ah dhowr qodob oo muhiim ah oo kaa caawinaya inaad fahamto isku dhafka hydrogen iyo H2-hawo.Hydrogen waxay u gubataa laba siyaabood: deflagration iyo qarax.
hoos u dhigid.Deflagration waa habka gubashada caadiga ah kaas oo ololku dhex maraayo isku dhafka xawaaraha hoose.Tani waxay dhacdaa, tusaale ahaan, marka daruur lacag la'aan ah oo isku-darka hawo-haydarojiin ah ay shido il yar oo shidda.Xaaladdan oo kale, ololku wuxuu ku socon doonaa xawaare toban ilaa dhowr boqol oo fiit ilbiriqsikii.Fidinta degdega ah ee gaasta kulul waxay abuurtaa mowjado cadaadis ah oo xooggoodu la siman yahay cabbirka daruuraha.Xaaladaha qaarkood, xoogga mawjada shoogga waxay ku filnaan kartaa inay waxyeello u geysato dhismayaasha dhismaha iyo walxaha kale ee jidkeeda oo ay dhaawacdo.
qarxinMarkii ay qaraxday, holac iyo hirar naxdin leh ayaa dhex maray isku dhafka iyaga oo ku socday xawaare sare.Saamiga cadaadiska ee mowjadda qarxinta ayaa aad uga weyn tan qarxinta.Xoogga oo kordhay awgeed, qaraxa ayaa aad uga khatar badan dadka, dhismayaasha iyo waxyaabaha ka ag dhow.Hoos u dhigista caadiga ah waxay sababtaa qarax marka lagu shido meel xaddidan.Meesha cidhiidhiga ah ee caynkaas ah, shidashadu waxa sababi karta tirada ugu yar ee tamarta.Laakiin qarxinta isku-darka hawo-haydarojiin ee meel aan xadidnayn, il awood badan oo shid ayaa loo baahan yahay.
Saamiga cadaadiska ee guud ahaan mowjadda qarxinta ee isku dhafka hawodarojin-hawo waa qiyaastii 20. Cadaadiska atmospheric, saamiga 20 waa 300 psi.Marka mawjada cadaadisku ay ku dhacdo shay taagan, saamiga cadaadisku wuxuu kordhiyaa 40-60.Tan waxa u sabab ah milicsiga mawjadda cadaadiska ee caqabada taagan.
U janjeerta inay daadiso.Mawduuciisa hooseeya iyo miisaanka unugyadu hooseeya, gaaska H2 wuxuu leeyahay u janjeera inuu soo daato oo xitaa dhex galo ama dhex galo walxo kala duwan.
Hydrogen 8 jeer ayuu ka fudud yahay gaaska dabiiciga ah, 14 jeer ka fudud hawada, 22 jeer ka fudud propane iyo 57 jeer ka fudud yahay uumiga shidaalka.Tani waxay ka dhigan tahay in marka dibadda lagu rakibo, gaaska H2 si dhakhso ah ayuu u kici doonaa oo u firdhi doonaa, hoos u dhigi doonaa calaamad kasta oo xitaa qulqulaya.Laakiin waxay noqon kartaa seef laba af leh.Qarax ayaa laga yaabaa inuu dhaco haddii alxanka lagu samaynayo rakibaadda bannaanka ee ka sarreysa ama hoos u dhaca daadinta H2 iyada oo aan la helin daraasad lagu ogaanayo dillaaca ka hor alxanka.Meel bannaan oo xiran, gaaska H2 wuxuu ka kici karaa oo ku ururin karaa saqafka hoostiisa, xaalad u oggolaanaysa inay dhisto ilaa xad weyn ka hor intaysan u badan tahay inay la xiriirto ilaha dabka ee dhulka u dhow.
Dab shil ah.Is-qabadku waa dhacdo ay isku darka gaas ama uumiga si kedis ah u shido iyada oo aan lahayn il dibadeed oo shid.Waxa kale oo loo yaqaan "gubashada kediska ah" ama "gubashada kediska ah".Is-qabadku waxay ku xiran tahay heerkulka, maaha cadaadis.
Heerkulka iswada ayaa ah heerkulka ugu yar ee uu shidaalku si iskiis ah u shidi doono ka hor inta uusan shidin ka hor iyadoo aysan jirin il dibadeed oo shideysa marka la taabto hawada ama walaxda oksaydhka.Heerkulka iswada ee hal budo ah waa heerkulka uu si kedis ah u shido maqnaanshaha wakiilka oksaydhka.Heerkulka gaaska H2 ee hawada ku jira waa 585 ° C.
Tamarta shidashadu waa tamarta loo baahan yahay si loo bilaabo faafinta ololka iyada oo loo marayo isku dhafka guban kara.Tamarta dabka ugu yar waa tamarta ugu yar ee loo baahan yahay si loo shido isku dhafka guban kara heerkul gaar ah iyo cadaadis.Tamarta dabka ugu yar ee gaaska H2 ee 1 atm ee hawada = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
Xaddidaadaha qarxa waa inta ugu badan iyo kuwa ugu yar ee uumiga, ceeryaamaha ama boodhka hawada ama ogsijiinta ee uu qaraxu ka dhaco.Cabbirka iyo joomatari ee deegaanka, iyo sidoo kale xoojinta shidaalka, ayaa xakameynaya xadka."xadka qarxa" waxaa mararka qaarkood loo adeegsadaa si la mid ah "xadka qarxa".
Xadka qarxa ee isku dhafka H2 ee hawadu waa 18.3 vol.% (xadka hoose) iyo 59 vol.% (xadka sare).
Marka la naqshadeynayo nidaamyada tuubooyinka (Jaantuska 1), tallaabada ugu horreysa waa in la go'aamiyo qalabka dhismaha ee loo baahan yahay nooc kasta oo dareere ah.Oo dareere kasta waxaa loo kala saari doonaa si waafaqsan ASME B31.3 cutubka.300 (b) (1) ayaa dhigaya, "Milkiilaha sidoo kale wuxuu mas'uul ka yahay go'aaminta heerka D, M, cadaadiska sare, iyo tuubooyinka nadiifka sare, iyo go'aaminta in nidaam tayo gaar ah la isticmaalo."
Kala soocida dareeraha ayaa qeexaysa heerka baaritaanka iyo nooca baaritaanka loo baahan yahay, iyo sidoo kale shuruudo kale oo badan oo ku salaysan qaybta dareeraha.Mas'uuliyadda mulkiilaha tan badanaa waxay ku dhacdaa waaxda injineernimada milkiilaha ama injineer dibadda ah.
Halka Xeerka Tuubooyinka ee B31.3 aanu u sheegayn mulkiilaha walxaha uu u isticmaalo dareere gaar ah, waxa uu bixiyaa hagitaan ku saabsan xoogga, dhumucda, iyo shuruudaha isku xidhka walxaha.Waxa kale oo jira laba odhaah oo ku jira hordhaca xeerka oo si cad u sheegaya:
Oo bal balaadhi cutubka koowaad ee sare, cutubka B31.3.300(b)(1) waxa kale oo uu dhigayaa: "Milkiilaha rakibaadda dhuumaha ayaa ka masuul ah u hoggaansanaanta Xeerkan iyo dejinta naqshadaynta, dhismaha, kormeerka, iyo shuruudaha tijaabada ee xukuma dhammaan maaraynta dareeraha ama habka ay dhuumuhu qayb ka yihiin.Rakibaadda.”Marka, ka dib marka la dejiyo qaar ka mid ah xeerarka aasaasiga ah ee mas'uuliyadda iyo shuruudaha qeexida qaybaha adeegga dareeraha, aan aragno halka gaaska hydrogen uu ku habboon yahay.
Sababtoo ah gaaska hydrogen wuxuu u dhaqmaa sidii dareere kacsan oo qulqulaya, gaaska hydrogen waxaa loo tixgelin karaa dareeraha caadiga ah ama dareeraha Heerka M ee hoos yimaada qaybta B31.3 ee adeegga dareeraha.Sida kor ku xusan, kala soocida maaraynta dareeraha waa shuruuda mulkiilaha, waase haddii ay buuxiso habraaca qaybaha la doortay ee lagu qeexay B31.3, cutubka 3. 300.2 Qeexitaannada qaybta "Adeegyada Haydarooliga".Kuwa soo socda waa qeexitaanno loogu talagalay adeegga dareeraha caadiga ah iyo adeegga dareeraha Heerka M:
"Adeegyada Dheecaannada Caadiga ah: Adeegga dareeraha ee lagu dabaqi karo inta badan tuubooyinka iyadoo la raacayo xeerkan, ie aan hoos iman xeerarka fasallada D, M, heerkulka sare, cadaadis sare, ama nadaafadda dareeraha sare.
(1) Sunta dareeraha waa mid aad u weyn oo hal mar soo gaadha qadar aad u yar oo dareere ah oo uu keeno dheecaanku waxay u keeni kartaa dhaawac joogto ah kuwa neefsada ama la kulma, xitaa haddii tillaabooyin soo kabasho degdeg ah la qaado.qaaday
(2) Ka dib marka la tixgeliyo naqshadeynta dhuumaha, waayo-aragnimada, xaaladaha hawlgalka, iyo goobta, milkiilaha ayaa go'aaminaya in shuruudaha isticmaalka caadiga ah ee dareeraha aysan ku filneyn inay bixiso cidhiidhiga lagama maarmaanka u ah in laga ilaaliyo shaqaalaha.”
Qeexitaanka sare ee M, gaaska hydrogen ma buuxinayo shuruudaha cutubka (1) sababtoo ah looma tixgalinayo dareere sun ah.Si kastaba ha ahaatee, iyadoo la dabaqayo farqada (2), Xeerku wuxuu ogolaanayaa kala soocida nidaamyada hawo-biyoodka ee fasalka M ka dib marka la tixgeliyo "...qaabaynta tuubooyinka, waayo-aragnimada, xaaladaha hawlgalka iyo goobta ..." Mulkiiluhu wuxuu oggol yahay go'aaminta maaraynta dareeraha caadiga ah.Shuruudaha kuma filna inay buuxiyaan baahida heer sare oo daacadnimo ah ee naqshadeynta, dhismaha, kormeerka, kormeerka iyo tijaabinta hababka dhuumaha gaaska hydrogen.
Fadlan tixraac Shaxda 1 ka hor inta aanad ka hadlin Daxalka Heerkulka Sare (HTHA).Xeerarka, jaangooyooyinka, iyo xeerarku waxay ku taxan yihiin shaxdan, oo ay ku jiraan lix dukumeenti oo ku saabsan mawduuca embrittlement hydrogen (HE), cillad caadi ah oo daxalka ah oo ay ku jirto HTHA.OH waxay ku dhici kartaa heerkul hoose iyo sare.Waxaa loo tixgeliyey nooc ka mid ah daxalka, waxaa lagu bilaabi karaa siyaabo dhowr ah waxayna sidoo kale saameyneysaa noocyo kala duwan oo qalab ah.
Waxa uu leeyahay qaabab kala duwan, kuwaas oo loo qaybin karaa hydrogen cracking (HAC), hydrogen stress cracking (HSC), stress daxalka cracking (SCC), hydrogen daxal cracking (HACC), hydrogen bubbling (HB), hydrogen cracking (HIC).Dillaaca haydaroojin ku jihaysan stresska (SOHIC), dildilaaca horusocod ah (SWC), dildilaaca cadaadiska sulfide (SSC), dildilaaca aagga jilicsan (SZC), iyo daxalka haydaroojin heerkul sarreeya (HTHA).
Qaabkeeda ugu fudud, embrittlement hydrogen waa hab lagu burburiyo xuduudaha hadhuudhka birta, taasoo keentay hoos u dhaca ductility sababtoo ah dhexgalka hydrogen atomka.Siyaabaha ay tani u dhacdo way kala duwan tahay waxaana qayb ahaan lagu qeexaa magacyadooda, sida HTHA, halkaas oo heerkul sare oo isku mid ah iyo hydrogen cadaadiska sare loo baahan yahay si loo embrittlement, iyo SSC, halkaas oo hydrogen atomi loo soo saaro sida gaas xiran iyo hydrogen.Daxalka aashitada awgeed, waxay dhex galaan kiisas bir ah, taasoo keeni karta jajab.Laakiin natiijada guud waxay la mid tahay dhammaan kiisaska isku-darka hydrogen-ka ee kor lagu sharraxay, halkaas oo xoogga birta ay hoos u dhigto hoos u dhigidda cadaadiska la oggol yahay, taas oo markaa dejisa marxaladda dhacdo musiibo ah oo suurtagal ah marka la eego isbeddelka dareeraha.
Marka lagu daro dhumucda gidaarka iyo waxqabadka wadajirka ah ee farsamada, waxaa jira laba arrimood oo muhiim ah in la tixgeliyo marka la dooranayo alaabta loogu talagalay adeegga gaaska H2: 1. Soo-gaadhista heerkulka sare ee hydrogen (HTHA) iyo 2. Walaac halis ah oo ku saabsan daadinta suurtagalka ah.Labada mawduuc hadda waa laga doodayaa.
Si ka duwan hydrogen molecular, hydrogen atomigu wuu balaarin karaa, isagoo soo bandhigaya hydrogen-ka heerkul sare iyo cadaadis, abuurista aasaaska suurtagalka ah ee HTHA.Xaaladahan oo kale, hydrogen atomigu wuxuu awoodaa inuu ku firdhiyo walxaha tuubbooyinka birta kaarboon ama qalabka, halkaas oo uu kula falgalo kaarboon xal macdan ah si uu gaaska methane uga sameeyo xuduudaha hadhuudhka.Awood la'aan in la baxsado, gaasku wuu balaadhamaa, abuuraa dildilaacyo iyo dildilaacyada gidaarada tuubooyinka ama weelasha - tani waa HTGA.Waxaad si cad u arki kartaa natiijooyinka HTHA Jaantuska 2 halkaas oo dildilaaca iyo dildilaaca ay ka muuqdaan gidaarka 8 ″.Qaybta cabbirka magaca (NPS) ee tuubada ku fashilantay xaaladahan.
Birta kaarboonka waxa loo isticmaali karaa adeega hadrojiin marka heerkulka shaqayntu uu ka hooseeyo 500°F.Sida kor ku xusan, HTHA waxay dhacdaa marka gaaska hydrogen lagu hayo cadaadis qayb sare ah iyo heerkul sare.Birta kaarboon laguma talinayo marka cadaadiska qayb ka mid ah hydrogen la filayo inuu ahaado ku dhawaad ​​3000 psi heerkulkuna uu ka sarreeyo ilaa 450°F (taas oo ah xaalada shilka ee Jaantuska 2).
Sida laga arki karo sawirka Nelson ee la beddelay ee Jaantuska 3, qayb ahaan laga soo qaatay API 941, heerkulka sare ayaa saamaynta ugu weyn ku leh qasbida hydrogen.Cadaadiska qayb ka mid ah gaasta Hydrogen wuxuu dhaafi karaa 1000 psi marka lagu isticmaalo birta kaarboonka ee ku shaqeeya heerkul ilaa 500°F.
Jaantus 3. Jaantuskan Nelson oo wax laga beddelay (laga soo xigtay API 941) waxa loo isticmaali karaa in lagu xusho agabka ku habboon adeegga hydrogen ee heerkul kala duwan.
On berde.3 waxay tusinaysaa doorashada biraha la dammaanad qaaday inay iska ilaaliyaan weerarka hydrogen, iyadoo ku xidhan heerkulka hawlgalka iyo cadaadiska qayb ka mid ah hydrogen.Biraha birta ah ee Austenitic waa kuwo aan dareen u lahayn HTHA waana maaddooyin ku qanacsan dhammaan heerkulka iyo cadaadiska.
Austenitic 316/316L birta aan lahayn waa sheyga ugu waxtarka badan ee codsiyada hydrogen wuxuuna leeyahay rikoor la xaqiijiyay.Halka daawaynta kulaylka ka dib (PWHT) lagu taliyay birta kaarboon si loo xisaabiyo hadhaaga hydrogen inta lagu jiro alxanka lana yareeyo aagga kulaylka saameeyay alxanka ka dib, looma baahna birta aan lahayn austenitic.
Saamaynta kulaylka ee ay keento daaweynta kulaylka iyo alxanka ayaa saameyn yar ku leh sifooyinka farsamada ee birta aan lahayn austenitic.Si kastaba ha ahaatee, shaqaynta qabow waxay hagaajin kartaa sifooyinka farsamada ee birta austenitic, sida xoogga iyo adkaanta.Marka la foorarsado oo la sameeyo tuubooyinka ka soo baxa birta austenitic, sifooyinka farsamada ayaa isbeddelaya, oo ay ku jiraan hoos u dhaca caagagga walxaha.
Haddi birta austenitic ay u baahan tahay samaynta qabow, xalinta xalinta (kulaylinta ilaa 1045°C oo ay ku xigto deminta ama qaboojinta degdega ah) waxay dib u soo celin doontaa sifooyinka farsamada ee walxaha qiimahooda asalka ah.Waxa kale oo ay meesha ka saari doontaa kala-soocidda daawaha, dareenka iyo wejiga sigma ee la gaaro ka dib shaqeynta qabow.Markaad samaynayso nadiifinta xalka, la soco in qaboojinta degdega ah ay dib ugu celin karto walbahaarka hadhsan walxaha haddii aan si habboon loo qaban.
Tixraac jaantusyada GR-2.1.1-1 Tubbooyinka Tilmaamaha Qalabka iyo GR-2.1.1-2 Tubbooyinka Tilmaamaha Qalabka ee ASME B31 ee xulashada agabka la aqbali karo ee adeegga H2.tuubooyinka waa meel fiican oo laga bilaabo.
Miisaanka atomikada caadiga ah ee 1.008 unug mass mass atomi (amu), hydrogen waa curiyaha ugu fudud uguna yar miiska xilliyeedka, sidaas darteedna wuxuu leeyahay u nugulnaanta sare ee daadinta, oo leh cawaaqib xun, waxaan ku dari karaa.Sidaa darteed, nidaamka dhuumaha gaaska waa in loo qaabeeyaa si loo xaddido isku xirka nooca farsamada iyo hagaajinta isku xirka dhabta ah ee loo baahan yahay.
Marka la xaddidayo dhibcooyinka soo daadanaya, nidaamku waa in si buuxda loo lingaxo, marka laga reebo isku xidhka fidsan ee qalabka, walxaha tuubooyinka iyo xidhmooyinka.Xidhiidhada xadhigga leh waa in laga fogaadaa ilaa inta suurtogalka ah, haddaysan ahayn gebi ahaanba.Haddii isku xirka duntu aan laga fogaan karin sabab kasta, waxaa lagu talinayaa in si buuxda loo hawlgeliyo iyada oo aan lahayn dunta dunta ka dibna xidh alxanka.Marka la isticmaalayo tuubada birta kaarboon, kala-goysyada tuubooyinka waa in la dabadaa dabada iyo alxanka dambe (PWHT).Alxanka ka dib, tuubooyinka aagga kuleylku saameeyay (HAZ) waxay la kulmaan weerarka hydrogen xitaa heerkulka deegaanka.Iyadoo weerarka hydrogen uu ugu horrayn ku dhaco heerkul sare, heerka PWHT ayaa si buuxda u yarayn doona, haddii aan la baabi'in, suurtogalnimada xitaa xaaladaha deegaanka.
Meesha daciifka ah ee nidaamka dhammaan-welded waa isku xirka flange.Si loo hubiyo cidhiidhi heer sare ah oo ku saabsan isku xirka flange, gaasaska Kammprofile (berdihii. 4) ama nooc kale oo gaasaska waa in la isticmaalaa.Ku dhawaad ​​si la mid ah waxaa loo sameeyay dhowr warshadeeyayaal, suufkan waa mid cafis badan.Waxay ka kooban tahay siddo bir ah oo dhan oo ilko ah oo la dhex galiyay oo u dhexeeya walxo xidhid jilicsan oo qallafsan.Ilkaha waxay xoogga saaraan culeyska boolka meel yar si ay u bixiyaan taam adag oo walaac yar leh.Waxaa loo qaabeeyey si ay u magdhabi karto sagxadaha jeexjeexyada aan sinnayn iyo sidoo kale isbedbeddelka xaaladaha hawlgalka.
Jaantuska 4. Gacsiga Kammprofile waxay leeyihiin xudunta birta ah ee labada dhinac ku xidhan oo leh buuxinta jilicsan.
Arrin kale oo muhiim ah oo ku saabsan daacadnimada nidaamka waa valve.Diidashada agagaarka shaabaddii asliga ah iyo garabyada jidhku waa dhibaato dhab ah.Si taas looga hortago, waxaa lagula talinayaa in aad dooratid baalle leh shaabad daboolan.
Isticmaal 1 injiDugsiga 80 tubada birta kaarboon, tusaalaheena hoose, la siiyay dulqaadka wax soo saarka, daxalka iyo dulqaadka farsamada iyadoo la raacayo ASTM A106 Gr B, cadaadiska shaqada ee ugu badan ee la ogolyahay (MAWP) waxaa lagu xisaabin karaa laba tillaabo heerkul ilaa 300°F (Fiiro gaar ah: Sababta "… heerkulku waxa uu dhaafaa 300ºF.(S), marka isla'egta (1) waxa ay u baahantahay Hagajinta heerkul ka sareeya 300ºF.)
Iyadoo la tixraacayo caanaha (1), tillaabada ugu horreysa waa in la xisaabiyo cadaadiska aragtida ee dhuumaha.
T = dhumucda gidaarka tuubada oo laga jaray farsamaynta, daxalka iyo dulqaadka wax soo saarka, ee inji
Qaybta labaad ee habsocodka waa in la xisaabiyo cadaadiska shaqada ee ugu badan ee la ogol yahay ee dhuumaha iyadoo la adeegsanayo qodobka badbaadada S f natiijada P sida waafaqsan isla'egta (2):
Markaa, marka la isticmaalayo 1 ″ dugsiga 80 walxaha, cadaadiska dilaaca waxaa loo xisaabiyaa sida soo socota:
Badbaadada Sf ee 4 ayaa markaa lagu dabaqayaa si waafaqsan Qaybta Talo-bixinta Markabka Cadaadiska ASME VIII-1 2019, Paragraph 8. UG-101 ayaa loo xisaabiyay sida soo socota:
Qiimaha MAWP ee soo baxay waa 810 psi.inch waxa loola jeedaa dhuumaha kaliya.Isku xirka flange ama qaybta leh qiimeynta ugu hooseysa ee nidaamka ayaa noqon doonta qodobka go'aaminaya cadaadiska la oggol yahay ee nidaamka.
Sida ASME B16.5, cadaadiska shaqada ee ugu badan ee la ogol yahay ee 150 kaarboonka birta ah ee ku xidhidhiyaha waa 285 psi.inch at -20°F ilaa 100°F.Heerka 300 wuxuu leeyahay cadaadiska shaqada ee la oggol yahay ee ugu badnaan waa 740 psi.Tani waxay noqon doontaa qodobka xaddidaadda cadaadiska ee nidaamka marka loo eego tusaalaha qeexitaanka alaabta ee hoose.Sidoo kale, kaliya imtixaannada hydrostatic, qiyamkaani waxay dhaafi karaan 1.5 jeer.
Tusaale ahaan qeexida walxaha birta kaarboon ee aasaasiga ah, qeexida adeegga gaaska H2 ee ku shaqeeya heerkulka deegaanka ee ka hooseeya cadaadiska naqshadeynta ee 740 psi.inch, waxa ku jiri kara shuruudaha shayga lagu muujiyey shaxda 2. Kuwan soo socdaa waa noocyo u baahan kara fiiro gaar ah in lagu daro qeexitaanka:
Marka laga reebo dhuumaha laftiisa, waxaa jira walxo badan oo ka kooban nidaamka tuubooyinka sida qalabyada, valves, qalabka xadhkaha, iwm. Iyadoo qaar badan oo ka mid ah walxahaas la isugu geyn doono dhuumaha si faahfaahsan looga hadlo, tani waxay u baahan doontaa bogag ka badan inta la dejin karo.Maqaalkan.