Бу күзәтү водород тарату өчен торба системаларын куркынычсыз проектлау өчен тәкъдимнәр бирә.
Водород - бик зур үзгәрүчән сыеклык.Бу тенденцияләрнең бик куркыныч һәм үлемгә китерүче комбинациясе, үзгәрү авыр сыеклык.Бу материаллар, шкафлар һәм мөһерләр сайлаганда, шулай ук ​​мондый системаларның дизайн үзенчәлекләрен исәпкә алырга кирәк.Газлы H2 тарату турындагы бу темалар H2, сыек H2 яки сыек H2 җитештерү түгел, ә бу фикер алышуның төп темасы (уң як ягына карагыз).
Водород һәм H2-һава катнашмасын аңларга ярдәм итүче берничә төп пункт.Водород ике юл белән яна: дефлаграция һәм шартлау.
дефлаграция.Дефлаграция - гадәти яну режимы, анда утлар субсоник тизлектә катнашма аша йөри.Бу, мәсәлән, водород-һава катнашмасының ирекле болыты кечкенә ут кабызу чыганагы белән янгач була.Бу очракта ялкын секундына уннан берничә йөз футка кадәр хәрәкәт итәчәк.Кайнар газның тиз киңәюе басым дулкыннарын барлыкка китерә, аларның көче болыт зурлыгына пропорциональ.Кайбер очракларда, шок дулкыны көче төзелеш структураларын һәм аның юлындагы башка әйберләрне җимерергә һәм җәрәхәтләр китерергә җитә ала.
шартлау.Ул шартлагач, ялкын һәм шок дулкыннары катнашма аша суперсоник тизлектә йөрделәр.Детонация дулкынындагы басым коэффициенты шартлауга караганда күпкә зуррак.Көчнең артуы аркасында шартлау кешеләр, биналар һәм якындагы әйберләр өчен куркынычрак.Нормаль дефлаграция чикләнгән киңлектә ут кабызганда шартлау китерә.Мондый тар җирдә ут иң аз энергия аркасында булырга мөмкин.Ләкин чиксез киңлектә водород-һава катнашмасын шартлату өчен, көчлерәк ут кабызу чыганагы кирәк.
Водород-һава катнашмасында детонация дулкыны аша басым коэффициенты якынча 20 тирәсе. Атмосфера басымында 20 нисбәт 300 пси.Бу басым дулкыны стационар әйбер белән бәрелешкәндә, басым коэффициенты 40-60га кадәр арта.Бу стационар киртәләрдән басым дулкынының чагылышы белән бәйле.
Агып китү тенденциясе.Түбән ябышлыгы һәм аз молекуляр авырлыгы аркасында, H2 газы төрле материалларга агып чыгарга, хәтта үтеп керергә яки үтеп керергә омтыла.
Водород табигый газга караганда 8 тапкыр җиңелрәк, һавага караганда 14 тапкыр җиңелрәк, пропаннан 22 тапкыр, бензин парыннан 57 тапкыр җиңелрәк.Димәк, ачык һавада урнаштырылганда, H2 газы тиз арада күтәреләчәк һәм таралачак, хәтта агып чыгу билгеләрен киметә.Ләкин ул ике яклы кылыч булырга мөмкин.Әгәр эретеп ябыштырганчы, эретеп ябыштырганчы, H2 агып чыгу өстендә яки түбән төшүдә эретеп ябыштырырга кирәк булса, шартлау булырга мөмкин.Ябылган киңлектә, H2 газы түшәмнән күтәрелергә һәм тупланырга мөмкин, бу шарт, җир яндыру чыганаклары белән контактка керер алдыннан, зур күләмдә төзергә мөмкинлек бирә.
Көтмәгәндә янгын.Selfз-үзеңне яндыру - газ яки парлар катнашмасы үзеннән-үзе янып торган күренеш, тышкы ут чыганагы булмаса.Ул шулай ук ​​"үз-үзеннән яну" яки "үз-үзеннән яну" дип атала.Selfз-үзеңне яндыру басымга түгел, температурага бәйле.
Автоигнизация температурасы - минималь температура, анда һава яки оксидлаштыручы агент белән контактта тышкы ут чыганагы булмаганда, ягулык үзеннән-үзе кабызылачак.Бер порошокның автоинизация температурасы - ул оксидлаштыручы матдә булмаганда үзеннән-үзе янып торган температура.Airавада газлы H2ның үз-үзен яндыру температурасы 585 ° C.
Сүндерү энергиясе - ялкынлы катнашма аша ялкын тарату өчен кирәк булган энергия.Минималь ут кабызу энергиясе - билгеле бер температурада һәм басымда билгеле бер янучан катнашуны кабызу өчен кирәк булган минималь энергия.1 атмосфера һавасында газлы H2 өчен минималь очкын кабызу энергиясе = 1,9 × 10–8 БТУ (0,02 мЖ).
Шартлау чикләре - шартлау булган һавада яки кислородтагы парларның, томаннарның яки ​​тузаннарның максималь һәм минималь концентрацияләре.Әйләнә-тирә мохитнең зурлыгы һәм геометриясе, шулай ук ​​ягулык концентрациясе чикләрне контрольдә тота."Шартлау лимиты" кайвакыт "шартлау лимиты" синонимы буларак кулланыла.
Airавада H2 катнашмалары өчен шартлаткыч чикләр 18,3 том% (түбән лимит) һәм 59 том% (югары чик).
Торба үткәргеч системаларын проектлаганда (1 нче рәсем), беренче адым - сыеклыкның һәр төре өчен кирәк булган төзелеш материалларын ачыклау.Eachәрбер сыеклык ASME B31.3 пункты нигезендә классификацияләнәчәк.300 (б) (1) әйтә, "Хуҗа шулай ук ​​D, M классларын, югары басымны, һәм югары чисталык торбаларын билгеләү, һәм билгеле бер сыйфат системасын куллану өчен җаваплы."
Сыеклыкны категорияләү сынау дәрәҗәсен һәм кирәкле тест төрен, шулай ук ​​сыеклык категориясенә нигезләнгән башка таләпләрне билгели.Моның өчен хуҗаның җаваплылыгы, гадәттә, хуҗаның инженер бүлегенә яки аутсорсинг инженерына туры килә.
B31.3 Процесс торбасы коды хуҗага нинди материалны билгеле бер сыеклык өчен кулланырга кушмаса да, ул көч, калынлык, материаль тоташу таләпләре турында күрсәтмә бирә.Кодка кереш сүздә шулай ук ​​ачык әйтелгән ике әйтем бар:
Aboveгарыдагы беренче абзацта, В31.3 пунктында киңәйтегез.300 (б) (1) шулай ук ​​әйтә: "Бору торбасын урнаштыру хуҗасы бу Кодексны үтәү һәм конструкторлык, төзелеш, инспекция, инспекция һәм сынау таләпләрен билгеләү өчен, торба өлеше булган процессны җайга салу өчен җаваплы.Урнаштыру. ”Шулай итеп, җаваплылык һәм сыеклык сервис категорияләрен билгеләү таләпләре өчен кайбер төп кагыйдәләр куйганнан соң, әйдәгез водород газының кая туры килүен карыйк.
Водород газы агып торган үзгәрүчән сыеклык булып эшләгәнгә, водород газы сыек хезмәт өчен B31.3 категориясе буенча нормаль сыеклык яки M класслы сыеклык булып санала ала.Aboveгарыда әйтелгәнчә, сыеклык эшкәртү классификациясе хуҗа таләбе булып тора, ул B31.3, 3 пунктта күрсәтелгән сайланган категорияләр күрсәтмәләренә туры килсә, 300.2 "Гидротехник хезмәтләр" бүлегендә аңлатмалар.Нормаль сыеклык хезмәте һәм M класслы сыеклык хезмәте өчен түбәндәгеләр:
“Нормаль сыеклык хезмәте: бу код нигезендә күпчелек торбалар өчен кулланыла торган сыеклык хезмәте, ягъни D, M класслары, югары температура, югары басым яки югары сыеклык чисталыгы кагыйдәләренә буйсынмый.
(1) Сыеклыкның токсиклылыгы шулкадәр зур ки, агып чыккан сыеклыкның бик аз күләменә бер тапкыр тәэсир итү, тиз арада торгызу чаралары күрелсә дә, сулыш алган яки аның белән контактта булган кешеләргә җитди даими җәрәхәтләр китерергә мөмкин.алынды
(2) Бору торбасы дизайны, тәҗрибә, эш шартлары, урнашу урыны турында уйланганнан соң, хуҗа сыеклыкны нормаль куллану таләпләренең персоналны экспозициядән саклау өчен кирәкле тыгызлыкны тәэмин итү өчен җитәрлек түгеллеген ачыклый."
Мның югарыдагы аңлатмасында водород газы (1) пункт критерийларына туры килми, чөнки ул агулы сыеклык саналмый.Ләкин, (2) бүлеген кулланып, Кодекс гидротехник системаларны классификацияләргә рөхсәт бирә, "... торба дизайны, тәҗрибә, эш шартлары һәм урнашу урыны ..." хуҗасы нормаль сыеклык эшкәртүен билгеләргә рөхсәт бирә.Водород газүткәргеч системаларын проектлау, төзү, тикшерү, тикшерү һәм сынауда югары дәрәҗәдәге бөтенлек ихтыяҗын канәгатьләндерү өчен таләпләр җитәрлек түгел.
Highгары температуралы водород коррозиясе (HTHA) турында сөйләшкәнче, 1 нче таблицага мөрәҗәгать итегез.Кодлар, стандартлар һәм кагыйдәләр бу таблицада күрсәтелгән, аларда водород эмблитменты (HE) темасына алты документ, HTHAны үз эченә алган гомуми коррозия аномалиясе бар.ОХ түбән һәм югары температурада булырга мөмкин.Коррозиянең бер төре булып саналса, аны берничә юл белән башлап җибәрергә һәм материалларның киң ассортиментына тәэсир итәргә мөмкин.
HE төрле формаларга ия, аларны водород яраклары (HAC), водород стресс креклары (HSC), стресс коррозиясе яраклары (SCC), водород коррозиясе яраклары (HACC), водород күпере (HB), водород яраклары (HIC) дип бүләргә мөмкин.).
Аның иң гади формасында водород эмблитласы металл ашлык чикләрен юк итү механизмы булып тора, нәтиҗәдә атом водородының үтеп керүе аркасында тотрыклылык кими.Моның килеп чыгу ысуллары төрле һәм өлешчә үзләренең исемнәре белән билгеләнәләр, мәсәлән, HTHA, монда бер үк вакытта югары температура һәм югары басымлы водород кирәк, һәм атом водород ябык газлар һәм водород булып җитештерелә.кислота коррозиясе аркасында алар металл корпусларга керәләр, бу ватыклыкка китерергә мөмкин.Ләкин гомуми нәтиҗә югарыда тасвирланган водород эмблиттингының барлык очраклары белән бер үк, монда металлның көче рөхсәт ителгән стресс диапазоныннан түбәнәйтелә, бу үз чиратында сыеклыкның үзгәрүчәнлеген исәпкә алып потенциаль катастрофик вакыйгага нигез сала.
Дивар калынлыгына һәм механик уртак эш итүгә өстәп, H2 газ хезмәте өчен материаллар сайлаганда ике төп факторны исәпкә алырга кирәк: 1. temperatureгары температуралы водородка (HTHA) тәэсир итү һәм 2. Потенциаль агып чыгу турында җитди борчылулар.Хәзерге вакытта ике тема да тикшерелә.
Молекуляр водородтан аермалы буларак, атом водороды киңәеп, водородны югары температурага һәм басымга китереп, потенциаль HTHA өчен нигез булдыра ала.Бу шартларда атом водороды углерод корыч торба материалларына яки җиһазларга таралырга сәләтле, монда металл эремәсендә углерод белән реакцияләнә, ашлык чикләрендә метан газын барлыкка китерә.Кача алмый, газ киңәя, торбалар яки суднолар диварларында ярыклар һәм чокырлар барлыкка килә - бу HTGA.Сез HTHA нәтиҗәләрен 2-нче рәсемдә ачык күрә аласыз, анда 8 ″ стенада ярыклар һәм ярыклар күренеп тора.Номиналь зурлыктагы (NPS) торбаның бу шартларда эшләмәгән өлеше.
Углерод корыч водород хезмәте өчен эш температурасы 500 ° F-тан түбән булганда кулланылырга мөмкин.Aboveгарыда әйтелгәнчә, HTHA водород газы өлешчә басымда һәм югары температурада булганда барлыкка килә.Водород өлешчә басымы 3000 пси тирәсе һәм температура якынча 450 ° F-тан югары булганда углерод корыч тәкъдим ителми (бу 2-нче рәсемдә авария торышы).
3-нче рәсемдә үзгәртелгән Нельсон участогыннан күренгәнчә, өлешчә API 941-дән алынган, югары температура водородны көчләүгә иң зур йогынты ясый.Водород газының өлешчә басымы 500 ° F кадәр температурада эшләгән углерод корычлары белән кулланылганда 1000 псидан артып китә ала.
Рәсем 3. Бу үзгәртелгән Нельсон диаграммасы (API 941 белән җайлаштырылган) төрле температурада водород хезмәте өчен яраклы материаллар сайлау өчен кулланыла ала.
Инҗирдә.3 водород һөҗүменнән сакланырга гарантияләнгән корыч сайлау күрсәтә, эш температурасына һәм водородның өлешчә басымына карап.Остенитик дат басмас корычлар HTHAга сизгер түгел һәм барлык температурада һәм басымда канәгатьләнерлек материал.
Остенитик 316 / 316L дат басмас корыч водород куллану өчен иң практик материал һәм исбатланган рекордка ия.Эретеп ябыштырганнан соң җылылык белән эшкәртү (PWHT) углерод корычларына эретеп ябыштыру вакытында калдыклы водородны кальцинацияләргә һәм эретеп ябыштырганнан соң җылылык тәэсир иткән зонаның (HAZ) катылыгын киметергә тәкъдим ителсә дә, остенитик дат басмас корычлар өчен кирәк түгел.
Heatылылык белән эшкәртү һәм эретеп ябыштыру аркасында тудырылган термик эффектлар остенитик тотрыксыз корычларның механик үзлекләренә аз тәэсир итәләр.Ләкин, салкын эш, остенитик дат басмас корычларның механик үзлекләрен яхшырта ала, мәсәлән, көч һәм каты.Остенитик дат басмаган корычтан торбаларны бөкләгәндә һәм формалаштырганда, аларның механик үзлекләре үзгәрә, шул исәптән материалның пластиклылыгы кимү.
Әгәр дә остенитик дат басмас корыч салкын формалашуны таләп итә икән, эремәне аннальләштерү (якынча 1045 ° C кадәр җылыту, аннары сүндерү яки тиз суыту) материалның механик үзлекләрен оригиналь кыйммәтләренә кайтарачак.Ул шулай ук ​​салкын эшләгәннән соң ирешелгән эретмә сегрегациясен, сенситизацияне һәм сигма фазасын бетерәчәк.Чишелешне аннальләштергәндә, шуны онытмагыз: тиз суыту калдык стрессны материалга кире кайтарырга мөмкин.
H2 сервисы өчен кабул ителгән материал сайлау өчен GR-2.1.1-1 торбалар һәм торбалар җыю материаллары спецификациясе индексы һәм GR-2.1.1-2 ASME B31 торба материаллары спецификациясе индексы.торбалар башлау өчен яхшы урын.
Стандарт атом авырлыгы 1,008 атом масса берәмлеге (аму) белән, водород периодик таблицада иң җиңел һәм иң кечкенә элемент, шуңа күрә агып чыгу ихтималы зур, потенциаль зарарлы нәтиҗәләр белән, өстәргә мөмкин.Шуңа күрә, газүткәргеч системасы механик типтагы тоташуны чикләү һәм чыннан да кирәк булган элемтәләрне яхшырту өчен эшләнергә тиеш.
Потенциаль агып чыгу нокталарын чикләгәндә, система тулысынча эретеп ябыштырылырга тиеш, җиһазларга, торба элементларына һәм фитингларга фланг тоташудан кала.Threadепле тоташулар мөмкин булмаса, мөмкин кадәр сакланырга тиеш.Әгәр дә җепле тоташулар бернинди сәбәп аркасында кача алмаса, аларны җеп плиткасыз тулысынча җәлеп итү, аннары эретеп ябыштыру тәкъдим ителә.Углерод корыч торбаны кулланганда, торба буыннары эретеп эретеп ябыштырылган булырга тиеш (PWHT).Эретеп ябыштырганнан соң, җылылык тәэсир иткән зонада торбалар водород һөҗүменә әйләнә-тирә температурада да тәэсир итәләр.Водород һөҗүме беренче чиратта югары температурада була, PWHT этапы әйләнә-тирә шартларда да бу мөмкинлекне тулысынча киметәчәк.
Барлык эретеп ябыштырылган системаның зәгыйфь ноктасы - фланг тоташуы.Фланг тоташуында югары дәрәҗәдәге тыгызлыкны тәэмин итү өчен, Каммпрофиль кәрәзләре (4 нче рәсем) яки башка төр савытлар кулланылырга тиеш.Берничә җитештерүче бер үк ысул белән ясалган бу такта бик кичерә.Ул йомшак, деформацияләнгән мөһер материаллары арасында сандугачланган тешле металл боҗралардан тора.Тешләр азрак стресс белән тыгыз бәйләнешне тәэмин итү өчен болт йөген кечерәк мәйданда туплыйлар.Ул тигез булмаган фланг өслекләрен, үзгәрүчән эш шартларын каплый алырлык итеп эшләнгән.
Рәсем 4. Каммпрофиль савытларының ике ягына йомшак тутыргыч белән бәйләнгән металл үзәк бар.
Системаның бөтенлегендә тагын бер мөһим фактор - клапан.Мөһер һәм тән фланглары тирәсендә агып чыгу - чын проблема.Моны булдырмас өчен, кыңгырау мөһере булган клапанны сайлау тәкъдим ителә.
1 дюйм кулланыгыз.Мәктәп 80 углерод корыч торба, астагы мисалда, ASTM A106 Gr B нигезендә җитештерү толерантлыгы, коррозия һәм механик толерантлыкны исәпкә алып, рөхсәт ителгән максималь эш басымы (MAWP) 300 ° F га кадәр температурада ике этапта исәпләнергә мөмкин (Искәрмә: "... 300ºF кадәр температура өчен" (ASTM A106 Gr B температурасы рөхсәт ителгән стресс). 300ºF-тан югары температураны көйләргә кирәк.)
(1) формуласына мөрәҗәгать итеп, беренче адым - торба үткәргечнең теоретик шартлау басымын исәпләү.
Т = торба дивар калынлыгы минус механик, коррозия һәм җитештерү толерантлыгы, дюймда.
Процессның икенче өлеше (2) тигезләмәсе буенча P нәтиҗәсенә S f куркынычсызлык факторын кулланып, торбаның максималь рөхсәт ителгән эш басымын исәпләү:
Шулай итеп, 1 ″ мәктәп 80 материалын кулланганда, шартлау басымы түбәндәгечә исәпләнә:
Куркынычсызлык Sf 4 аннары ASME басым суднолары тәкъдимнәре бүлеге VIII-1 2019, 8 нче пункт нигезендә кулланыла. UG-101 түбәндәгечә исәпләнде:
Нәтиҗә ясалган MAWP бәясе - 810 пси.дюйм торбаны гына аңлата.Фланг тоташуы яки системаның иң түбән рейтингы булган компонент системада рөхсәт ителгән басымны билгеләүдә төп фактор булачак.
ASME B16.5 өчен, 150 углерод корыч фланг җиһазлары өчен рөхсәт ителгән эш басымы 285 пси.дюйм -20 ° F - 100 ° F.300 класс максималь рөхсәтле эш басымы 740 пси.Бу түбәндәге материал спецификациясе буенча системаның басым лимит факторы булачак.Шулай ук, гидростатик тестларда гына бу кыйммәтләр 1,5 тапкырга артып китә ала.
Төп углерод корыч материал спецификациясе үрнәге буларак, H2 газ хезмәт линиясе спецификациясе тирә температурада 740 пси басым астында эшли.дюйм, 2-нче таблицада күрсәтелгән материаль таләпләрне үз эченә ала, түбәндәгеләр спецификациягә керүне таләп итә торган төрләр:
Торба үткәргечнең үзеннән тыш, торбалар системасын тәшкил итүче бик күп элементлар бар, мәсәлән, арматура, клапан, линия җиһазлары һ.б.Артикль.