Akopọ yii n pese awọn iṣeduro fun apẹrẹ ailewu ti awọn ọna fifin fun pinpin hydrogen.
Hydrogen jẹ omi ti o ni iyipada pupọ pẹlu ifarahan giga lati jo.O jẹ idapọ ti o lewu pupọ ati apaniyan ti awọn itara, omi ti o yipada ti o nira lati ṣakoso.Iwọnyi jẹ awọn aṣa lati ronu nigbati o yan awọn ohun elo, awọn gasiketi ati awọn edidi, ati awọn abuda apẹrẹ ti iru awọn ọna ṣiṣe.Awọn koko-ọrọ wọnyi nipa pinpin H2 gaseous jẹ idojukọ ti ijiroro yii, kii ṣe iṣelọpọ ti H2, olomi H2, tabi omi H2 (wo ẹgbẹ ọtun).
Eyi ni awọn aaye bọtini diẹ lati ṣe iranlọwọ fun ọ lati loye adalu hydrogen ati H2-air.Hydrogen n jo ni awọn ọna meji: deflagration ati bugbamu.
deflagration.Deflagration jẹ ipo ijona ti o wọpọ ninu eyiti awọn ina nrin nipasẹ adalu ni awọn iyara subsonic.Eyi waye, fun apẹẹrẹ, nigbati awọsanma ọfẹ ti idapọ-afẹfẹ hydrogen jẹ ina nipasẹ orisun ina kekere kan.Ni idi eyi, ina yoo gbe ni iyara ti mẹwa si ọpọlọpọ ọgọrun ẹsẹ fun iṣẹju kan.Imugboroosi iyara ti gaasi gbigbona ṣẹda awọn igbi titẹ ti agbara rẹ jẹ iwọn si iwọn awọsanma.Ni awọn igba miiran, agbara ti igbi mọnamọna le to lati ba awọn ẹya ile ati awọn nkan miiran jẹ ni ọna rẹ ati fa ipalara.
gbamu.Nigbati o gbamu, ina ati awọn igbi mọnamọna rin irin-ajo nipasẹ adalu ni awọn iyara ti o ga julọ.Iwọn titẹ ninu igbi detonation jẹ eyiti o tobi pupọ ju ni detonation.Nitori agbara ti o pọ sii, bugbamu naa lewu diẹ sii fun awọn eniyan, awọn ile ati awọn nkan ti o wa nitosi.Deflagration deede nfa bugbamu nigbati o ba tan ni aaye ti a fi pamọ.Ni iru agbegbe dín, ina le ṣẹlẹ nipasẹ iye agbara ti o kere julọ.Ṣugbọn fun detonation ti adalu hydrogen-air ni aaye ailopin, orisun ina ti o lagbara diẹ sii ni a nilo.
Iwọn titẹ kọja igbi detonation ni adalu hydrogen-air jẹ nipa 20. Ni titẹ oju-aye, ipin kan ti 20 jẹ 300 psi.Nigbati igbi titẹ yii ba kọlu pẹlu nkan iduro, ipin titẹ pọ si 40-60.Eyi jẹ nitori ifarabalẹ ti igbi titẹ lati idiwo ti o duro.
Iwa lati jo.Nitori iki kekere rẹ ati iwuwo molikula kekere, gaasi H2 ni ifarahan giga lati jo ati paapaa permeate tabi wọ inu awọn ohun elo lọpọlọpọ.
Hydrogen fẹẹrẹfẹ ni awọn akoko 8 ju gaasi adayeba lọ, awọn akoko 14 fẹẹrẹ ju afẹfẹ lọ, awọn akoko 22 fẹẹrẹ ju propane lọ ati awọn akoko 57 fẹẹrẹ ju eru petirolu lọ.Eyi tumọ si pe nigba ti a ba fi sori ẹrọ ni ita, gaasi H2 yoo yara dide ki o si tuka, dinku eyikeyi ami ti awọn n jo.Ṣugbọn o le jẹ idà oloju meji.Bugbamu le waye ti o ba fẹ ṣe alurinmorin lori fifi sori ita gbangba loke tabi isalẹ ti jijo H2 laisi iwadii wiwa jo ṣaaju ṣiṣe alurinmorin.Ni aaye ti o wa ni pipade, H2 gaasi le dide ki o si ṣajọpọ lati inu aja si isalẹ, ipo ti o fun laaye laaye lati kọ soke si awọn ipele nla ṣaaju ki o to ni anfani lati wa si olubasọrọ pẹlu awọn orisun ina ti o sunmọ ilẹ.
Ina ijamba.Imudanu ara ẹni jẹ iṣẹlẹ kan ninu eyiti idapọ awọn gaasi tabi awọn eefin n tanna laipẹkan laisi orisun ina ita.O tun jẹ mimọ bi “ijona lairotẹlẹ” tabi “ijona lairotẹlẹ”.Imudani ti ara ẹni da lori iwọn otutu, kii ṣe titẹ.
Iwọn otutu aifọwọyi jẹ iwọn otutu ti o kere ju ninu eyiti idana kan yoo gbin lẹẹkọọkan ṣaaju ina ni isansa ti orisun itagbangba ti ita lori olubasọrọ pẹlu afẹfẹ tabi oluranlowo oxidizing.Awọn iwọn otutu autoignition ti lulú ẹyọkan jẹ iwọn otutu ni eyiti o n tanna lairotẹlẹ ni aini ti oluranlowo oxidizing.Iwọn otutu ti ara ẹni ti gaseous H2 ni afẹfẹ jẹ 585°C.
Agbara ina ni agbara ti a beere lati pilẹṣẹ itankalẹ ti ina nipasẹ adalu ijona.Agbara iginisonu ti o kere ju ni agbara ti o kere julọ ti o nilo lati tan adalu ijona kan pato ni iwọn otutu kan pato ati titẹ.Agbara ina ina ti o kere julọ fun H2 gaseous ni 1 atm ti afẹfẹ = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
Awọn opin ibẹjadi jẹ awọn ifọkansi ti o pọ julọ ati ti o kere ju ti vapors, mists tabi eruku ni afẹfẹ tabi atẹgun nibiti bugbamu ti nwaye.Awọn iwọn ati ki o geometry ti awọn ayika, bi daradara bi awọn fojusi ti idana, išakoso awọn ifilelẹ.“Idiwọn bugbamu” ti wa ni ma lo bi awọn kan synonym fun “bugbamu iye to”.
Awọn ifilelẹ ibẹjadi fun awọn akojọpọ H2 ni afẹfẹ jẹ 18.3 vol.% (iwọn isalẹ) ati 59 vol.% (ipin oke).
Nigbati o ba n ṣe apẹrẹ awọn eto fifin (Aworan 1), igbesẹ akọkọ ni lati pinnu awọn ohun elo ile ti o nilo fun iru omi kọọkan.Ati pe omi kọọkan yoo jẹ ipin ni ibamu pẹlu paragira ASME B31.3.300 (b) (1) sọ pe, “Oluwa tun jẹ iduro fun ṣiṣe ipinnu kilasi D, M, titẹ giga, ati fifin mimọ giga, ati ṣiṣe ipinnu boya eto didara kan yẹ ki o lo.”
Isọri omi n ṣalaye iwọn idanwo ati iru idanwo ti o nilo, bakanna bi ọpọlọpọ awọn ibeere miiran ti o da lori ẹka omi.Ojuse oniwun fun eyi nigbagbogbo ṣubu si ẹka iṣẹ ẹrọ ti oniwun tabi ẹlẹrọ ti ita.
Lakoko ti koodu Piping Ilana B31.3 ko sọ fun oniwun iru ohun elo lati lo fun omi kan pato, o pese itọnisọna lori agbara, sisanra, ati awọn ibeere asopọ ohun elo.Awọn alaye meji tun wa ninu ifihan si koodu ti o sọ ni kedere:
Ki o si faagun lori paragirafi akọkọ loke, paragirafi B31.3.300 (b) (1) tun sọ pe: “Onini ti fifi sori opo gigun ti epo jẹ iduro nikan fun ibamu pẹlu koodu yii ati fun iṣeto apẹrẹ, ikole, ayewo, ayewo, ati awọn ibeere idanwo ti n ṣakoso gbogbo mimu omi tabi ilana eyiti opo gigun ti epo jẹ apakan.Fifi sori ẹrọ."Nitorinaa, lẹhin fifisilẹ diẹ ninu awọn ofin ilẹ fun layabiliti ati awọn ibeere fun asọye awọn ẹka iṣẹ ito, jẹ ki a wo ibiti gaasi hydrogen baamu.
Nitori gaasi hydrogen n ṣiṣẹ bi omi ti o ni iyipada pẹlu awọn n jo, gaasi hydrogen ni a le kà si omi deede tabi omi Class M labẹ ẹka B31.3 fun iṣẹ omi.Gẹgẹbi a ti sọ loke, iyasọtọ ti mimu mimu omi jẹ ibeere oniwun, ti o ba ni ibamu pẹlu awọn itọnisọna fun awọn ẹka ti a yan ti a ṣalaye ni B31.3, paragira 3. 300.2 Awọn asọye ni apakan “Awọn iṣẹ Hydraulic”.Awọn atẹle jẹ awọn asọye fun iṣẹ ito deede ati iṣẹ omi Kilasi M:
“Iṣẹ Omi Deede: Iṣẹ ito ti o wulo si pupọ julọ ti fifi ọpa si koodu yii, ie ko labẹ awọn ilana fun awọn kilasi D, M, iwọn otutu giga, titẹ giga, tabi mimọ omi giga.
(1) Majele ti ito naa tobi tobẹẹ pe ifihan kan si iwọn kekere pupọ ti omi ti o fa nipasẹ jijo le fa ipalara nla titilai si awọn ti o fa simu tabi ti o wa sinu olubasọrọ pẹlu rẹ, paapaa ti a ba mu awọn igbese imularada lẹsẹkẹsẹ.gba
(2) Lẹhin ti o gbero apẹrẹ opo gigun ti epo, iriri, awọn ipo iṣẹ, ati ipo, oniwun pinnu pe awọn ibeere fun lilo deede ti ito ko to lati pese wiwọ to ṣe pataki lati daabobo eniyan lati ifihan.”
Ninu itumọ ti o wa loke ti M, gaasi hydrogen ko ni ibamu pẹlu awọn ibeere ti paragira (1) nitori a ko ka rẹ si omi oloro.Bibẹẹkọ, nipa lilo abala-apakan (2), koodu naa ngbanilaaye ipinya ti awọn ọna ẹrọ hydraulic ni kilasi M lẹhin iṣaroye ti “… apẹrẹ pipe, iriri, awọn ipo iṣẹ ati ipo…” Oluwa gba laaye ipinnu ti mimu mimu omi deede.Awọn ibeere ko to lati pade iwulo fun ipele giga ti iduroṣinṣin ninu apẹrẹ, ikole, ayewo, ayewo ati idanwo ti awọn eto fifin gaasi hydrogen.
Jowo tọka si Tabili 1 ṣaaju ki o to jiroro lori Ipabajẹ Hydrogen Temperature (HTHA).Awọn koodu, awọn iṣedede, ati awọn ilana ni a ṣe akojọ ninu tabili yii, eyiti o pẹlu awọn iwe aṣẹ mẹfa lori koko ti hydrogen embrittlement (HE), anomaly ibajẹ ti o wọpọ ti o pẹlu HTHA.OH le waye ni iwọn kekere ati giga.Ti a ṣe akiyesi fọọmu ti ibajẹ, o le bẹrẹ ni awọn ọna pupọ ati tun ni ipa lori ọpọlọpọ awọn ohun elo.
O ni orisirisi awọn fọọmu, eyi ti o le pin si hydrogen cracking (HAC), hydrogen stress cracking (HSC), wahala ipata cracking (SCC), hydrogen corrosion cracking (HACC), hydrogen bubbling (HB), hydrogen cracking (HIC).)), Iṣalaye hydrogen cracking (SOHIC), ilọsiwaju ti nlọ lọwọ (SWC), didasilẹ wahala sulfide (SSC), fifọ agbegbe rirọ (SZC), ati ipata hydrogen giga (HTHA).
Ni ọna ti o rọrun julọ, embrittlement hydrogen jẹ ilana kan fun iparun awọn aala ọkà irin, ti o mu ki o dinku ductility nitori titẹ sii ti hydrogen atomiki.Awọn ọna ti eyi waye yatọ ati pe o jẹ asọye ni apakan nipasẹ awọn orukọ oniwun wọn, gẹgẹbi HTHA, nibiti iwọn otutu giga nigbakanna ati hydrogen titẹ giga ti nilo fun embrittlement, ati SSC, nibiti hydrogen atomiki ti ṣejade bi awọn gaasi pipade ati hydrogen.nitori ibajẹ acid, wọn wọ sinu awọn ọran irin, eyiti o le ja si brittleness.Ṣugbọn abajade gbogbogbo jẹ kanna bii fun gbogbo awọn ọran ti embrittlement hydrogen ti a ṣalaye loke, nibiti agbara irin naa ti dinku nipasẹ embrittlement ni isalẹ ibiti aapọn ti a gba laaye, eyiti o ṣeto ipele fun iṣẹlẹ ajalu ti o lagbara ti a fun ni iyipada ti omi.
Ni afikun si sisanra ogiri ati iṣẹ iṣọpọ ẹrọ, awọn ifosiwewe akọkọ meji wa lati ronu nigbati o ba yan awọn ohun elo fun iṣẹ gaasi H2: 1. Ifihan si hydrogen otutu otutu (HTHA) ati 2. Awọn ifiyesi pataki nipa jijo agbara.Awọn koko-ọrọ mejeeji wa lọwọlọwọ ni ijiroro.
Ko dabi hydrogen molikula, hydrogen atomiki le faagun, ṣiṣafihan hydrogen si awọn iwọn otutu ati awọn igara, ṣiṣẹda ipilẹ fun HTHA ti o pọju.Labẹ awọn ipo wọnyi, hydrogen atomiki ni anfani lati tan kaakiri sinu awọn ohun elo fifin erogba, irin tabi ohun elo, nibiti o ti ṣe pẹlu erogba ni ojutu ti fadaka lati dagba gaasi methane ni awọn aala ọkà.Ko le sa fun, gaasi naa gbooro sii, ṣiṣẹda awọn dojuijako ati awọn apa inu awọn odi ti awọn paipu tabi awọn ọkọ oju omi - eyi ni HTGA.O le rii ni kedere awọn abajade HTHA ni Nọmba 2 nibiti awọn dojuijako ati awọn dojuijako ti han ninu ogiri 8 ″.Awọn ipin ti ipin iwọn (NPS) paipu ti o kuna labẹ awọn ipo.
Irin erogba le ṣee lo fun iṣẹ hydrogen nigbati iwọn otutu ti nṣiṣẹ ni o wa ni isalẹ 500°F.Gẹgẹbi a ti sọ loke, HTHA waye nigbati gaasi hydrogen waye ni titẹ apa giga ati iwọn otutu giga.A ko ṣe iṣeduro irin erogba nigbati titẹ apa kan hydrogen ti wa ni o yẹ lati wa ni ayika 3000 psi ati pe iwọn otutu wa ni iwọn 450 ° F (eyiti o jẹ ipo ijamba ni Nọmba 2).
Gẹgẹbi a ti le rii lati inu idite Nelson ti a ṣe atunṣe ni Nọmba 3, apakan ti o ya lati API 941, iwọn otutu ti o ga julọ ni ipa ti o ga julọ lori fipa mu hydrogen.Agbara apa kan gaasi hydrogen le kọja 1000 psi nigba lilo pẹlu awọn irin erogba ti n ṣiṣẹ ni awọn iwọn otutu to 500°F.
Nọmba 3. Iwe aworan Nelson ti a ṣe atunṣe (ti a ṣe atunṣe lati API 941) le ṣee lo lati yan awọn ohun elo ti o yẹ fun iṣẹ hydrogen ni awọn iwọn otutu.
Lori ọpọtọ.3 ṣe afihan yiyan awọn irin ti o ni iṣeduro lati yago fun ikọlu hydrogen, da lori iwọn otutu ti n ṣiṣẹ ati titẹ apakan ti hydrogen.Awọn irin alagbara Austenitic jẹ aibikita si HTHA ati pe o jẹ awọn ohun elo itelorun ni gbogbo awọn iwọn otutu ati awọn titẹ.
Austenitic 316/316L irin alagbara, irin jẹ ohun elo ti o wulo julọ fun awọn ohun elo hydrogen ati pe o ni igbasilẹ orin ti a fihan.Lakoko ti itọju igbona lẹhin-weld (PWHT) ni a ṣe iṣeduro fun awọn irin erogba lati ṣe iṣiro hydrogen iyokù lakoko alurinmorin ati dinku lile agbegbe ti o kan ooru (HAZ) lẹhin alurinmorin, ko nilo fun awọn irin alagbara austenitic.
Awọn ipa igbona ti o ṣẹlẹ nipasẹ itọju ooru ati alurinmorin ni ipa diẹ lori awọn ohun-ini ẹrọ ti awọn irin alagbara austenitic.Sibẹsibẹ, iṣẹ tutu le mu awọn ohun-ini ẹrọ ti awọn irin alagbara austenitic, gẹgẹbi agbara ati lile.Nigbati o ba tẹ ati ṣiṣe awọn paipu lati irin alagbara irin austenitic, awọn ohun-ini ẹrọ wọn yipada, pẹlu idinku ninu ṣiṣu ti ohun elo naa.
Ti irin alagbara austenitic ba nilo dida tutu, annealing ojutu (alapapo si isunmọ 1045 ° C ti o tẹle pẹlu piparẹ tabi itutu agbaiye iyara) yoo mu pada awọn ohun-ini ẹrọ ti ohun elo pada si awọn iye atilẹba wọn.Yoo tun ṣe imukuro ipinya alloy, ifamọ ati ipele sigma ti o waye lẹhin iṣẹ tutu.Nigbati o ba n ṣe imukuro ojutu, ṣe akiyesi pe itutu agbaiye iyara le fi aapọn to ku pada sinu ohun elo ti ko ba mu daradara.
Tọkasi awọn tabili GR-2.1.1-1 Piping ati Tubing Assembly Material Specification Index ati GR-2.1.1-2 Piping Material Atọka ni ASME B31 fun awọn aṣayan ohun elo itẹwọgba fun iṣẹ H2.paipu ni kan ti o dara ibi kan ibere.
Pẹlu iwuwo atomiki boṣewa ti 1.008 atomiki mass units (amu), hydrogen jẹ ẹya ti o fẹẹrẹ ati kere julọ lori tabili igbakọọkan, ati nitorinaa o ni itara giga lati jo, pẹlu awọn abajade iparun ti o le ṣe, Mo le ṣafikun.Nitorinaa, eto opo gigun ti gaasi gbọdọ jẹ apẹrẹ ni ọna bii lati fi opin si awọn asopọ iru ẹrọ ati mu awọn asopọ wọnyẹn ti o nilo gaan.
Nigbati o ba diwọn awọn aaye jijo ti o pọju, eto yẹ ki o wa ni welded ni kikun, ayafi fun awọn asopọ flanged lori ohun elo, awọn eroja fifin ati awọn ibamu.Awọn asopọ asopo yẹ ki o yago fun bi o ti ṣee ṣe, ti kii ba ṣe patapata.Ti o ba ti asapo awọn isopọ ko le wa ni yee fun eyikeyi idi, o ti wa ni niyanju lati mu wọn ni kikun lai o tẹle sealant ati ki o si fi awọn weld.Nigba lilo erogba, irin paipu, awọn isẹpo paipu gbọdọ jẹ apọju welded ati post weld ooru mu (PWHT).Lẹhin alurinmorin, awọn paipu ni agbegbe ti o kan ooru (HAZ) ti farahan si ikọlu hydrogen paapaa ni iwọn otutu ibaramu.Lakoko ti ikọlu hydrogen waye ni akọkọ ni awọn iwọn otutu giga, ipele PWHT yoo dinku patapata, ti ko ba ṣe imukuro, iṣeeṣe yii paapaa labẹ awọn ipo ibaramu.
Ojuami alailagbara ti eto gbogbo-welded ni asopọ flange.Lati rii daju a ga ìyí ti wiwọ ni flange awọn isopọ, Kammprofile gaskets (eeya. 4) tabi miiran fọọmu ti gaskets yẹ ki o wa lo.Ti a ṣe ni ọna kanna nipasẹ ọpọlọpọ awọn aṣelọpọ, paadi yii jẹ idariji pupọ.O ni awọn oruka irin-gbogbo ehin ti a fi sinu sandwiched laarin rirọ, awọn ohun elo ti o le di idibajẹ.Awọn ehin ṣe idojukọ fifuye ti boluti ni agbegbe ti o kere ju lati pese ipele ti o muna pẹlu aapọn diẹ.O jẹ apẹrẹ ni iru ọna ti o le sanpada fun awọn oju ilẹ flange ti ko ni deede bi awọn ipo iṣẹ ti n yipada.
olusin 4. Kammprofile gaskets ni a irin mojuto iwe adehun lori mejeji pẹlu asọ ti kikun.
Miiran pataki ifosiwewe ni awọn iyege ti awọn eto ni àtọwọdá.N jo ni ayika yio asiwaju ati ara flanges ni a gidi isoro.Lati yago fun eyi, a gba ọ niyanju lati yan àtọwọdá kan pẹlu edidi ikun.
Lo 1 inch.Ile-iwe 80 irin pipe paipu, ninu apẹẹrẹ wa ni isalẹ, ti a fun ni awọn ifarada iṣelọpọ, ipata ati awọn ifarada ẹrọ ni ibamu pẹlu ASTM A106 Gr B, titẹ agbara ti o pọju laaye (MAWP) le ṣe iṣiro ni awọn igbesẹ meji ni awọn iwọn otutu ti o to 300 ° F (Akiyesi: Idi fun “… fun awọn iwọn otutu to 300ºF…”) ni igba ti aapọn ATM 100 lati bẹrẹ. Iwọn otutu ti kọja 300ºF.(S), nitorina Idogba (1) nilo Ṣatunṣe si awọn iwọn otutu ju 300ºF.)
Ifilo si agbekalẹ (1), igbesẹ akọkọ ni lati ṣe iṣiro titẹ ti nwaye ilana opo gigun ti epo.
T = sisanra odi paipu iyokuro ẹrọ, ipata ati awọn ifarada iṣelọpọ, ni awọn inṣi.
Apa keji ti ilana naa ni lati ṣe iṣiro titẹ agbara iṣẹ ti o pọju Pa ti opo gigun ti epo nipa lilo ifosiwewe ailewu S f si abajade P ni ibamu si idogba (2):
Nitorinaa, nigba lilo ohun elo ile-iwe 1 ″ 80, titẹ ti nwaye jẹ iṣiro bi atẹle:
Aabo Sf ti 4 ti wa ni lilo ni ibamu pẹlu ASME Awọn iṣeduro Awọn iṣeduro Gbigbe Irin-ajo VIII-1 2019, Abala 8. UG-101 ṣe iṣiro bi atẹle:
Abajade MAWP iye jẹ 810 psi.inch ntokasi paipu nikan.Asopọ flange tabi paati pẹlu idiyele ti o kere julọ ninu eto naa yoo jẹ ipin ipinnu ni ṣiṣe ipinnu titẹ gbigba laaye ninu eto naa.
Fun ASME B16.5, titẹ agbara ti o ga julọ ti a gba laaye fun awọn ohun elo flange irin carbon 150 jẹ 285 psi.inch ni -20°F si 100°F.Kilasi 300 ni titẹ agbara ti o pọju ti 740 psi.Eyi yoo jẹ ipin opin titẹ ti eto ni ibamu si apẹẹrẹ sipesifikesonu ohun elo ni isalẹ.Paapaa, nikan ni awọn idanwo hydrostatic, awọn iye wọnyi le kọja awọn akoko 1.5.
Gẹgẹbi apẹẹrẹ ti ipilẹ ohun elo ohun elo erogba, sipesifikesonu laini gaasi H2 ti n ṣiṣẹ ni iwọn otutu ibaramu ni isalẹ titẹ apẹrẹ ti 740 psi.inch, le ni awọn ibeere ohun elo ti o han ni Tabili 2. Awọn atẹle jẹ awọn oriṣi ti o le nilo akiyesi lati wa ninu sipesifikesonu:
Yato si fifi paipu funrararẹ, ọpọlọpọ awọn eroja wa ti o jẹ eto fifin bii awọn ohun elo, awọn falifu, awọn ohun elo laini, ati bẹbẹ lọ Lakoko ti ọpọlọpọ awọn eroja wọnyi yoo wa papọ ni opo gigun ti epo lati jiroro wọn ni awọn alaye, eyi yoo nilo awọn oju-iwe diẹ sii ju eyiti a le gba laaye.Arokọ yi.