Pandhuan sing digambarake iki nuduhake sawetara masalah umum sing bisa kedadeyan karo bahan polimer lan elastomer sing beda karo sing kedadeyan karo segel lan komponen logam.
Gagal komponen polimer (plastik lan elastomer) lan akibate bisa dadi serius kaya kegagalan peralatan logam.Informasi sing ditampilake nggambarake sawetara sifat sing mengaruhi komponen polimer peralatan sing digunakake ing fasilitas industri.Informasi iki ditrapake kanggo sawetara warisanO-ring, pipa bergaris, plastik bertetulang serat (FRP) dan pipa bergaris.Conto sifat kayata penetrasi, suhu kaca, lan viskoelastisitas lan implikasi sing dibahas.
Tanggal 28 Januari 1986, bencana pesawat ulang-alik Challenger gawe kaget donya.Jeblugan kedadeyan amarga O-ring ora nutup kanthi bener.
Kesalahan sing diterangake ing artikel iki ngenalake sawetara karakteristik kesalahan non-logam sing mengaruhi peralatan sing digunakake ing aplikasi industri.Kanggo saben kasus, sifat polimer sing penting dibahas.
Elastomer nduweni temperatur transisi kaca, sing ditetepake minangka "suhu ing ngendi bahan amorf, kayata kaca utawa polimer, owah saka negara kaca sing rapuh dadi ulet" [1].
Elastomer duwe set kompresi - "ditetepake minangka persentase galur sing elastomer ora bisa pulih sawise wektu tetep ing ekstrusi lan suhu sing diwenehake" [2].Miturut penulis, kompresi nuduhake kemampuan karet bali menyang wangun asline.Ing sawetara kasus, gain komprèsi diimbangi dening sawetara expansion sing dumadi nalika nggunakake.Nanging, kaya sing dituduhake ing conto ing ngisor iki, iki ora mesthi kedadeyan.
Kesalahan 1: Suhu sekitar sing sithik (36°F) sadurunge diluncurake nyebabake dering O Viton ing Space Shuttle Challenger ora cukup.Minangka kasebut ing macem-macem investigasi kacilakan: "Ing suhu ngisor 50 ° F, Viton V747-75 O-ring ora cukup fleksibel kanggo nglacak bukaan saka longkangan test" [3].Suhu transisi kaca nyebabake Challenger O-ring gagal kanggo segel bener.
Masalah 2: Segel sing ditampilake ing Gambar 1 lan 2 utamane kena banyu lan uap.Segel kasebut dipasang ing situs nggunakake monomer etilena propilen diene (EPDM).Nanging, lagi nguji fluoroelastomer (FKM) kayata Viton) lan perfluoroelastomer (FFKM) kayata Kalrez O-rings.Sanajan ukurane beda-beda, kabeh O-ring sing ditampilake ing Gambar 2 diwiwiti kanthi ukuran sing padha:
Apa sing kedadeyan?Panganggone uap bisa dadi masalah kanggo elastomer.Kanggo aplikasi uap ing ndhuwur 250 ° F, ekspansi lan deformasi kontraksi FKM lan FFKM kudu digatekake ing petungan desain kemasan.Elastomer sing beda-beda duwe kaluwihan lan kekurangan tartamtu, sanajan sing duwe resistensi kimia sing dhuwur.Sembarang owah-owahan mbutuhake pangopènan sing ati-ati.
Cathetan umum babagan elastomer.Umumé, panggunaan elastomer ing suhu ndhuwur 250 ° F lan ngisor 35 ° F khusus lan mbutuhake input desainer.
Penting kanggo nemtokake komposisi elastomer sing digunakake.Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) bisa mbedakake antarane jinis elastomer sing beda banget, kayata EPDM, FKM lan FFKM sing kasebut ing ndhuwur.Nanging, tes kanggo mbedakake siji senyawa FKM saka liyane bisa dadi tantangan.O-rings digawe dening manufaktur beda bisa uga duwe pangisi beda, vulkanisasi, lan perawatan.Kabeh iki duwe pengaruh sing signifikan ing set kompresi, resistensi kimia lan karakteristik suhu rendah.
Polimer duwe rantai molekul sing dawa lan bola-bali sing ngidini cairan tartamtu bisa nembus.Boten kados logam, ingkang gadhah struktur kristal, molekul-molekul ingkang dawa saling gegandhengan kados untaian spageti ingkang sampun masak.Secara fisik, molekul cilik banget kayata banyu/uap lan gas bisa nembus.Sawetara molekul cukup cilik kanggo pas liwat celah antarane rantai individu.
Gagal 3: Biasane, dokumentasi investigasi analisis kegagalan diwiwiti kanthi njupuk gambar saka bagean kasebut.Nanging, plastik sing rata, lentur, mambu bensin sing ditampa ing dina Jumuah wis dadi pipa bunder sing atos ing dina Senin (wektu foto dijupuk).Komponen kasebut dilaporake jaket pipa poliethelin (PE) sing digunakake kanggo nglindhungi komponen listrik ing ngisor tingkat lemah ing pom bensin.Potongan plastik fleksibel datar sing ditampa ora nglindhungi kabel kasebut.Penetrasi bensin nyebabake owah-owahan fisik, dudu kimia - pipa poliethelin ora rusak.Nanging, perlu kanggo nembus pipa kurang softened.
Fault 4. Akeh fasilitas industri nggunakake pipa baja sing dilapisi Teflon kanggo perawatan banyu, perawatan asam lan ing ngendi ana rereged logam ora kalebu (contone, ing industri panganan).Pipa sing dilapisi Teflon duwe ventilasi sing ngidini banyu mlebu ing ruang annular ing antarane baja lan lapisan.Nanging, pipa sing dilapisi duwe umur beting sawise digunakake kanthi suwe.
Gambar 4 nuduhake pipa Teflon sing wis digunakake kanggo nyuplai HCl luwih saka sepuluh taun.A jumlah gedhe saka produk karat baja accumulates ing spasi annular antarane liner lan pipe baja.Produk kasebut nyurung lapisan kasebut mlebu, nyebabake karusakan kaya sing ditampilake ing Gambar 5. Korosi baja terus nganti pipa wiwit bocor.
Kajaba iku, creep ana ing permukaan flange Teflon.Creep ditetepake minangka deformasi (deformasi) ing beban konstan.Kaya logam, creep polimer mundhak kanthi suhu sing tambah.Nanging, ora kaya baja, creep dumadi ing suhu kamar.Paling kamungkinan, minangka salib-bagean saka lumahing flange sudo, bolts saka pipa baja sing overightened nganti retak ring katon, ditampilake ing foto.Retakan bunder luwih mbukak pipa baja kanggo HCl.
Gagal 5: Liners polyethylene (HDPE) Kapadhetan dhuwur biasane digunakake ing industri lenga lan gas kanggo ndandani garis injeksi banyu baja corroded.Nanging, ana syarat peraturan khusus kanggo relief tekanan liner.Tokoh 6 lan 7 nuduhake liner gagal.Kerusakan liner katup siji dumadi nalika tekanan annulus ngluwihi tekanan operasi internal - liner gagal amarga penetrasi.Kanggo liner HDPE, cara paling apik kanggo nyegah kegagalan iki yaiku ngindhari depressurization pipa kanthi cepet.
Kekuwatan bagean fiberglass suda kanthi nggunakake bola-bali.Sawetara lapisan bisa delaminate lan retak liwat wektu.API 15 HR "Pipa Linear Fiberglass Tekanan Tinggi" ngemot pratelan manawa owah-owahan tekanan 20% minangka watesan tes lan ndandani.Bagean 13.1.2.8 saka Canadian Standard CSA Z662, Petroleum and Gas Pipeline Systems, nemtokake fluktuasi tekanan kudu dijaga ing ngisor 20% saka rating tekanan produsen pipa.Yen ora, tekanan desain bisa dikurangi nganti 50%.Nalika ngrancang FRP lan FRP kanthi cladding, beban siklik kudu digatekake.
Fault 6: Sisih ngisor (jam 6) pipa fiberglass (FRP) sing digunakake kanggo nyuplai banyu asin ditutupi polietilen kanthi kapadhetan dhuwur.Bagian sing gagal, bagian sing apik sawise gagal, lan komponen katelu (makili komponen pasca-manufaktur) diuji.Utamane, bagean salib saka bagean sing gagal dibandhingake karo bagean salib saka pipa prefabrikasi kanthi ukuran sing padha (pirsani Gambar 8 lan 9).Elinga yen salib-bagean gagal wis retak intralaminar ekstensif sing ora ana ing pipe fabricated.Delamination dumadi ing pipa anyar lan gagal.Delaminasi umum ing fiberglass kanthi isi kaca sing dhuwur;Isi kaca dhuwur menehi kekuatan luwih.Pipa kasebut ngalami fluktuasi tekanan sing abot (luwih saka 20%) lan gagal amarga beban siklik.
Gambar 9. Ing ngisor iki ana rong bagean salib saka fiberglass sing wis rampung ing pipa fiberglass sing dilapisi polietilen kanthi kapadhetan dhuwur.
Sajrone instalasi ing situs, bagean pipa sing luwih cilik disambungake - sambungan kasebut kritis.Biasane, rong potongan pipa digabungake lan celah ing antarane pipa diisi "putty".Sendi kasebut banjur dibungkus ing pirang-pirang lapisan tulangan fiberglass sing amba lan diresapi nganggo resin.Lumahing njaba sambungan kudu duwe lapisan baja sing cukup.
Bahan non-logam kayata liner lan fiberglass yaiku viskoelastik.Sanajan karakteristik iki angel diterangake, manifestasi kasebut umum: karusakan biasane kedadeyan nalika instalasi, nanging bocor ora kedadeyan langsung."Viscoelasticity minangka properti saka materi sing nuduhake sifat viscous lan elastis nalika cacat.Bahan kenthel (kayata madu) nolak aliran geser lan deformasi linear sajrone wektu nalika diterapake.Bahan elastis (kayata baja) bakal langsung deform, nanging uga cepet bali menyang negara asline sawise kaku dibusak.Bahan viscoelastic duweni sifat loro lan mulane nuduhake deformasi sing beda-beda sajrone wektu.Elastisitas biasane diakibatake saka peregangan ikatan ing sadawane bidang kristal ing barang padhet sing diurutake, dene viskositas asil saka difusi atom utawa molekul ing bahan amorf "[4].
Komponen fiberglass lan plastik mbutuhake perawatan khusus nalika instalasi lan penanganan.Yen ora, bisa retak lan karusakan bisa uga ora katon nganti suwe sawise tes hidrostatik.
Umume kegagalan lapisan fiberglass amarga karusakan nalika instalasi [5].Tes hidrostatik perlu nanging ora ndeteksi karusakan cilik sing bisa kedadeyan nalika digunakake.
Gambar 10. Dituduhake ing kene yaiku antarmuka njero (kiwa) lan njaba (tengen) antarane segmen pipa fiberglass.
Cacat 7. Gambar 10 nuduhake sambungan saka rong bagean pipa fiberglass.Figure 11 nuduhake bagean salib sambungan.Lumahing njaba pipa ora cukup dikuwatake lan disegel, lan pipa pecah nalika transportasi.Rekomendasi kanggo tulangan saka joints diwenehi ing DIN 16966, CSA Z662 lan ASME NM.2.
Pipa poliethelin kapadhetan dhuwur sing entheng, tahan korosi, lan umume digunakake kanggo pipa gas lan banyu, kalebu selang geni ing situs pabrik.Umume kegagalan ing jalur kasebut digandhengake karo karusakan sing ditampa nalika penggalian [6].Nanging, kegagalan slow crack growth (SCG) uga bisa kedadeyan ing tekanan sing relatif kurang lan galur minimal.Miturut laporan, "SCG minangka mode kegagalan umum ing pipa poliethelin (PE) lemah kanthi umur desain 50 taun" [7].
Fault 8: SCG wis kawangun ing selang geni sawise luwih saka 20 taun nggunakake.Fraktur kasebut nduweni karakteristik ing ngisor iki:
Gagal SCG ditondoi kanthi pola fraktur: nduweni deformasi minimal lan kedadeyan amarga pirang-pirang cincin konsentris.Sawise area SCG mundhak kira-kira 2 x 1,5 inci, retak nyebar kanthi cepet lan fitur makroskopik dadi kurang ketok (Gambar 12-14).Garis kasebut bisa ngalami owah-owahan beban luwih saka 10% saben minggu.Sambungan HDPE lawas wis dilaporake luwih tahan gagal amarga fluktuasi beban tinimbang sendi HDPE lawas [8].Nanging, fasilitas ana kudu nimbang ngembangaken SCG minangka HDPE selang geni umur.
Gambar 12. Foto iki nuduhake ing ngendi cabang-T intersects karo pipa utama, nggawe retak sing dituduhake dening panah abang.
Gabah.14. Kene sampeyan bisa ndeleng nutup lumahing fraktur saka cabang T-shaped kanggo pipe T-shaped utama.Ana retakan sing jelas ing permukaan njero.
Kontainer Bulk Penengah (IBC) cocok kanggo nyimpen lan ngangkut bahan kimia kanthi jumlah cilik (Gambar 15).Padha dipercaya banget supaya gampang dilalekake yen kegagalan bisa nyebabake bebaya sing signifikan.Nanging, kegagalan MDS bisa nyebabake kerugian finansial sing signifikan, sawetara sing diteliti dening penulis.Umume kegagalan disebabake dening penanganan sing ora bener [9-11].Senajan IBC katon prasaja kanggo mriksa, retak ing HDPE disebabake penanganan sing ora bener angel dideteksi.Kanggo manajer aset ing perusahaan sing kerep nangani kontaner akeh sing ngemot produk mbebayani, pamriksan eksternal lan internal sing rutin lan lengkap diwajibake.ing Amerika Serikat.
Kerusakan lan penuaan ultraviolet (UV) umume ing polimer.Iki tegese kita kudu kasebut kanthi teliti, tindakake pandhuan panyimpenan O-ring lan nimbang impact ing gesang komponen external kayata tank ndhuwur mbukak lan linings blumbang.Nalika kita kudu ngoptimalake (nyilikake) budget pangopènan, sawetara pengawasan komponen njaba perlu, utamané sing kapapar suryo srengenge (Figure 16).
Karakteristik kayata suhu transisi kaca, set komprèsi, penetrasi, creep suhu kamar, viscoelasticity, panyebaran retak alon, lan liya-liyane nemtokake karakteristik kinerja bagean plastik lan elastomer.Kanggo njamin pangopènan komponen kritis sing efektif lan efisien, sifat-sifat kasebut kudu digatekake, lan polimer kudu ngerti sifat kasebut.
Penulis ngucapake matur nuwun marang para klien lan kolega sing ngerti babagan nuduhake temuan karo industri.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, edisi kaping 12, Thomas Press International, London, UK, 1992.
2. sumber Internet: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Pengaruh Suhu lan Perawatan Lumahing O-Ring ing Kemampuan Sealing Viton V747-75.NASA Technical Paper 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Praktik Paling Apik kanggo Produsen Minyak lan Gas Kanada (CAPP), "Nggunakake Pipa Komposit (Non-Metal) sing Dikuatake," April 2017.
6. Maupin J. and Mamun M. Failure, Risk and Hazard Analysis of Plastic Pipe, DOT Project No. 194, 2009.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi lan Jingyan Zheng, Mekanisme Pertumbuhan Retak Alon ing Polietilen: Metode Unsur Finite, 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M., lan Bryce, W., Fatigue of Plastic Water Pipe: Technical Review and Recommendations for Fatigue Design of PE4710 Pipe, Technical Report on the behalf of the Plastic Pipe Association, Mei 2012.
9. Pedoman CBA/SIA kanggo Panyimpenan Cairan ing Wadah Bulk Menengah, ICB Edisi 2 Oktober 2018 Online: www.chemical.org.uk/wp-content/uploads/2018/11/ibc-guidance-issue-2- 2018-1.pdf.
10. Beale, Christopher J., Way, Piagam, Panyebab Bocor IBC ing Pabrik Kimia - Analisis Pengalaman Operasi, Seri Seminar No. 154, IChemE, Rugby, UK, 2008, online: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Ngrawat Totes IBC: Lima Tips kanggo Nggawe Paling Apik, dikirim ing Kontainer Bulk, Totes IBC, Sustainability, dikirim ing blog.containerexchanger.com, 15 September 2018.
Ana Benz minangka Chief Engineer ing IRISNDT (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Kanada T6E 5T8; Telpon: 780-577-4481; Email: [email protected]).Dheweke kerja minangka spesialis korosi, gagal lan inspeksi suwene 24 taun.Pengalamane kalebu nindakake inspeksi kanthi nggunakake teknik inspeksi canggih lan ngatur program inspeksi pabrik.Mercedes-Benz nglayani industri pangolahan kimia, pabrik petrokimia, pabrik pupuk lan pabrik nikel ing saindenging jagad, uga pabrik produksi minyak lan gas.Dheweke nampa gelar teknik bahan saka Universidad Simon Bolivar ing Venezuela lan gelar master ing bidang teknik bahan saka Universitas British Columbia.Dheweke duwe sawetara sertifikasi pengujian non-destruktif Papan Standar Umum Kanada (CGSB), uga sertifikasi API 510 lan sertifikasi CWB Group Level 3.Benz dadi anggota NACE Edmonton Executive Branch suwene 15 taun lan sadurunge njabat ing macem-macem posisi karo Edmonton Branch Canadian Welding Society.
NINGBO BODI SEALS CO.,LTD DIPRODUKSI SEMUA JENISFFKM ORING,FKM ORING KIT ,
WELCOME TO CONTACT US kene , THANKS !
Wektu kirim: Nov-18-2023