Bu resimli kılavuz, metal contalar ve bileşenlerde meydana gelen sorunlardan farklı olan polimer ve elastomerik malzemelerde meydana gelebilecek bazı genel sorunları göstermektedir.
Polimer (plastik ve elastomerik) bileşenlerin arızalanması ve bunun sonuçları, metal ekipmanın arızalanması kadar ciddi olabilir.Sunulan bilgiler endüstriyel tesislerde kullanılan ekipmanın polimer bileşenlerini etkileyen bazı özellikleri açıklamaktadır.Bu bilgiler bazı eski ürünler için geçerlidir.O-halkalar, astarlı boru, fiber takviyeli plastik (FRP) ve astarlı boru.Penetrasyon, cam sıcaklığı ve viskoelastisite gibi özelliklerin örnekleri ve bunların sonuçları tartışılmaktadır.
28 Ocak 1986'da Challenger uzay mekiği felaketi dünyayı şok etti.Patlama, O-ring'in düzgün şekilde kapatılmaması nedeniyle meydana geldi.
Bu makalede açıklanan arızalar, endüstriyel uygulamalarda kullanılan ekipmanı etkileyen metalik olmayan arızaların bazı özelliklerini ortaya koymaktadır.Her durum için önemli polimer özellikleri tartışılmıştır.
Elastomerler, “cam veya polimer gibi amorf bir malzemenin kırılgan camsı durumdan sünek duruma geçtiği sıcaklık” olarak tanımlanan bir cam geçiş sıcaklığına sahiptir [1].
Elastomerler sıkıştırma ayarına sahiptir – “belirli bir ekstrüzyon ve sıcaklıkta sabit bir süre sonunda bir elastomerin geri kazanamayacağı gerinim yüzdesi olarak tanımlanır” [2].Yazara göre sıkıştırma, kauçuğun orijinal şekline dönme yeteneği anlamına gelir.Çoğu durumda sıkıştırma kazancı, kullanım sırasında meydana gelen bazı genişlemelerle dengelenir.Ancak aşağıdaki örnekte de görüldüğü gibi durum her zaman böyle değildir.
Hata 1: Fırlatma öncesindeki düşük ortam sıcaklığı (36°F), Uzay Mekiği Challenger'da yetersiz Viton O-halkalarına neden oldu.Çeşitli kaza araştırmalarında belirtildiği gibi: "50°F'ın altındaki sıcaklıklarda Viton V747-75 O-halkası, test boşluğunun açılmasını takip edecek kadar esnek değildir" [3].Camsı geçiş sıcaklığı, Challenger O-halkasının düzgün şekilde kapatılmamasına neden olur.
Sorun 2: Şekil 1 ve 2'de gösterilen contalar öncelikle su ve buhara maruz kalmaktadır.Contalar, etilen propilen dien monomer (EPDM) kullanılarak sahada birleştirildi.Ancak Viton gibi floroelastomerleri (FKM) ve Kalrez O-halkaları gibi perfloroelastomeri (FFKM) test ediyorlar.Boyutlar farklılık gösterse de Şekil 2'de gösterilen tüm O-halkalar aynı boyutta başlar:
Ne oldu?Buhar kullanımı elastomerler için sorun olabilir.250°F'ın üzerindeki buhar uygulamaları için, salmastra tasarımı hesaplamalarında FKM ve FFKM genleşme ve büzülme deformasyonları dikkate alınmalıdır.Farklı elastomerlerin, yüksek kimyasal dirence sahip olsalar bile belirli avantaj ve dezavantajları vardır.Herhangi bir değişiklik dikkatli bakım gerektirir.
Elastomerler hakkında genel notlar.Genel olarak, elastomerlerin 250°F'nin üzerindeki ve 35°F'nin altındaki sıcaklıklarda kullanımı uzmanlaşmıştır ve tasarımcı girdisi gerektirebilir.
Kullanılan elastomerik bileşimin belirlenmesi önemlidir.Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), yukarıda bahsedilen EPDM, FKM ve FFKM gibi önemli ölçüde farklı elastomer türleri arasında ayrım yapabilir.Ancak bir FKM bileşiğini diğerinden ayırt etmek için yapılan testler zor olabilir.Farklı üreticiler tarafından üretilen O-ringler farklı dolgu maddelerine, vulkanizasyonlara ve işlemlere sahip olabilir.Bütün bunların sıkıştırma seti, kimyasal direnç ve düşük sıcaklık özellikleri üzerinde önemli bir etkisi vardır.
Polimerler, belirli sıvıların içlerine nüfuz etmesine izin veren uzun, tekrarlanan moleküler zincirlere sahiptir.Kristal yapıya sahip metallerin aksine uzun moleküller, pişmiş bir spagetti teli gibi birbirleriyle iç içe geçer.Fiziksel olarak su/buhar ve gazlar gibi çok küçük moleküller nüfuz edebilir.Bazı moleküller tek tek zincirler arasındaki boşluklardan geçebilecek kadar küçüktür.
Arıza 3: Tipik olarak bir arıza analizi araştırmasının belgelenmesi, parçaların görüntülerinin elde edilmesiyle başlar.Ancak Cuma günü alınan düz, esnek, benzin kokulu plastik parçası Pazartesi günü (fotoğrafın çekildiği saatte) sert, yuvarlak bir boruya dönüşmüştü.Bileşenin, bir benzin istasyonunda yer seviyesinin altındaki elektrikli bileşenleri korumak için kullanılan bir polietilen (PE) boru kılıfı olduğu bildiriliyor.Aldığınız düz esnek plastik parça kabloyu korumadı.Benzinin nüfuz etmesi kimyasal değil fiziksel değişikliklere neden oldu; polietilen boru ayrışmadı.Ancak daha az yumuşamış borulara nüfuz etmek gerekir.
Arıza 4. Birçok endüstriyel tesis, su arıtımı, asit arıtımı ve metal kirleticilerin varlığının hariç tutulduğu yerlerde (örneğin gıda endüstrisinde) Teflon kaplı çelik borular kullanır.Teflon kaplı borular, çelik ile astar arasındaki halka şeklindeki boşluğa sızan suyun tahliye edilmesini sağlayan havalandırma deliklerine sahiptir.Ancak astarlı boruların uzun süreli kullanımdan sonra raf ömrü vardır.
Şekil 4, on yılı aşkın süredir HCl sağlamak için kullanılan Teflon kaplı bir boruyu göstermektedir.Astar ile çelik boru arasındaki halka şeklindeki boşlukta büyük miktarda çelik korozyon ürünü birikir.Ürün, Şekil 5'te gösterildiği gibi astarı içeri doğru iterek hasara neden olmuştur. Boru sızıntı yapmaya başlayıncaya kadar çeliğin korozyonu devam eder.
Ayrıca Teflon flanş yüzeyinde sünme meydana gelir.Sürünme, sabit yük altında deformasyon (deformasyon) olarak tanımlanır.Metallerde olduğu gibi polimerlerin sürünmesi sıcaklık arttıkça artar.Ancak çelikten farklı olarak oda sıcaklığında sünme meydana gelir.Büyük olasılıkla, flanş yüzeyinin kesiti azaldıkça, çelik borunun cıvataları, fotoğrafta gösterilen halka çatlağı görünene kadar aşırı sıkılır.Dairesel çatlaklar ayrıca çelik boruyu HCl'ye maruz bırakır.
Arıza 5: Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) astarlar, petrol ve gaz endüstrisinde korozyona uğramış çelik su enjeksiyon hatlarını onarmak için yaygın olarak kullanılır.Ancak, astar basıncının tahliyesi için özel düzenleyici gereklilikler vardır.Şekil 6 ve 7 arızalı bir astarı göstermektedir.Tek bir valf astarında hasar, halka basıncı dahili çalışma basıncını aştığında meydana gelir; astar, nüfuz etme nedeniyle arızalanır.HDPE astarlar için bu arızayı önlemenin en iyi yolu borunun hızla basınçsız kalmasını önlemektir.
Fiberglas parçaların mukavemeti tekrarlanan kullanımla azalır.Birkaç katman zamanla katmanlara ayrılabilir ve çatlayabilir.API 15 HR “Yüksek Basınçlı Fiberglas Lineer Boru”, basınçta %20'lik bir değişimin test ve onarım sınırı olduğu yönünde bir ifade içerir.Kanada Standardı CSA Z662, Petrol ve Gaz Boru Hattı Sistemleri Bölüm 13.1.2.8, basınç dalgalanmalarının boru üreticisinin basınç derecesinin %20'sinin altında tutulması gerektiğini belirtir.Aksi takdirde tasarım basıncı %50'ye kadar düşebilir.Kaplamalı FRP ve FRP tasarlanırken döngüsel yükler dikkate alınmalıdır.
Arıza 6: Tuzlu su sağlamak için kullanılan fiberglas (FRP) borunun alt (saat 6) tarafı yüksek yoğunluklu polietilen ile kaplanmıştır.Arızalı parça, arıza sonrası iyi parça ve üçüncü bileşen (imalat sonrası bileşeni temsil eden) test edildi.Özellikle arızalı bölümün kesiti aynı boyuttaki prefabrik borunun kesitiyle karşılaştırıldı (bkz. Şekil 8 ve 9).Başarısız kesitin, fabrikasyon boruda mevcut olmayan geniş intralaminar çatlaklara sahip olduğuna dikkat edin.Hem yeni hem de arızalı borularda delaminasyon meydana geldi.Yüksek cam içeriğine sahip fiberglasta delaminasyon yaygındır;Yüksek cam içeriği daha fazla dayanıklılık sağlar.Boru hattı ciddi basınç dalgalanmalarına (%20'den fazla) maruz kaldı ve döngüsel yükleme nedeniyle arızalandı.
Şekil 9. Burada yüksek yoğunluklu polietilen kaplı cam elyaf borudaki bitmiş cam elyafının iki kesiti daha görülüyor.
Sahada kurulum sırasında borunun daha küçük bölümleri bağlanır; bu bağlantılar kritik öneme sahiptir.Tipik olarak iki boru parçası birbirine bitiştirilir ve borular arasındaki boşluk "macun" ile doldurulur.Daha sonra derzler birkaç kat geniş genişlikte fiberglas takviyeyle sarılır ve reçineyle emprenye edilir.Derzin dış yüzeyi yeterli çelik kaplamaya sahip olmalıdır.
Astarlar ve fiberglas gibi metalik olmayan malzemeler viskoelastiktir.Bu özelliğin açıklanması zor olsa da, belirtileri yaygındır: hasar genellikle kurulum sırasında meydana gelir, ancak sızıntı hemen meydana gelmez.“Viskoelastisite, bir malzemenin deforme olduğunda hem viskoz hem de elastik özellikler sergileyen bir özelliğidir.Viskoz malzemeler (bal gibi) kayma akışına direnir ve stres uygulandığında zamanla doğrusal olarak deforme olur.Elastik malzemeler (çelik gibi) hemen deforme olur, ancak aynı zamanda gerilim ortadan kaldırıldıktan sonra hızla orijinal durumuna geri döner.Viskoelastik malzemeler her iki özelliğe de sahiptir ve bu nedenle zamanla değişen deformasyon sergilerler.Esneklik tipik olarak düzenli katılarda kristal düzlemler boyunca bağların gerilmesinden kaynaklanırken, viskozite amorf bir malzeme içindeki atomların veya moleküllerin difüzyonundan kaynaklanır ” [4].
Fiberglas ve plastik bileşenler kurulum ve kullanım sırasında özel dikkat gerektirir.Aksi takdirde çatlayabilir ve hidrostatik testten çok sonra hasar fark edilmeyebilir.
Fiberglas kaplamalardaki arızaların çoğu kurulum sırasındaki hasarlardan kaynaklanmaktadır [5].Hidrostatik test gereklidir ancak kullanım sırasında oluşabilecek küçük hasarları tespit etmez.
Şekil 10. Burada fiberglas boru bölümleri arasındaki iç (sol) ve dış (sağ) arayüzler gösterilmektedir.
Kusur 7. Şekil 10, fiberglas boruların iki bölümünün bağlantısını göstermektedir.Şekil 11 bağlantının kesitini göstermektedir.Borunun dış yüzeyi yeterince güçlendirilip sızdırmaz hale getirilmediğinden taşıma sırasında boru kırıldı.Birleşim yerlerinin güçlendirilmesine yönelik tavsiyeler DIN 16966, CSA Z662 ve ASME NM.2'de verilmiştir.
Yüksek yoğunluklu polietilen borular hafiftir, korozyona dayanıklıdır ve fabrika sahalarındaki yangın hortumları da dahil olmak üzere gaz ve su borularında yaygın olarak kullanılır.Bu hatlardaki arızaların çoğu kazı çalışmaları sırasında alınan hasarlarla ilişkilidir [6].Bununla birlikte, yavaş çatlak büyümesi (SCG) hasarı, nispeten düşük gerilimlerde ve minimum gerinimlerde de meydana gelebilir.Raporlara göre “SCG, 50 yıllık tasarım ömrüne sahip yer altı polietilen (PE) boru hatlarında yaygın bir arıza modudur” [7].
Arıza 8: 20 yılı aşkın kullanımdan sonra yangın hortumunda SCG oluşmuştur.Kırılması aşağıdaki özelliklere sahiptir:
SCG başarısızlığı bir kırılma modeliyle karakterize edilir: minimal deformasyona sahiptir ve çoklu eşmerkezli halkalardan dolayı meydana gelir.SCG alanı yaklaşık 2 x 1,5 inç'e yükseldiğinde çatlak hızla yayılır ve makroskopik özellikler daha az belirgin hale gelir (Şekil 12-14).Hatta her hafta %10'dan fazla yük değişikliği yaşanabilir.Eski HDPE bağlantı noktalarının, yük dalgalanmalarından kaynaklanan hasarlara karşı eski HDPE bağlantı noktalarına göre daha dirençli olduğu rapor edilmiştir [8].Ancak mevcut tesisler, HDPE yangın hortumlarının yaşı arttıkça SCG geliştirmeyi düşünmelidir.
Şekil 12. Bu fotoğraf, T kolunun ana boruyla kesiştiği ve kırmızı okla gösterilen çatlağı oluşturduğu yeri göstermektedir.
Pirinç.14. Burada T şeklindeki dalın ana T şeklindeki boruya olan kırılma yüzeyini yakından görebilirsiniz.İç yüzeyde belirgin çatlaklar mevcuttur.
Orta Büyüklükteki Konteynerler (IBC'ler) küçük miktarlardaki kimyasalların depolanması ve taşınması için uygundur (Şekil 15).O kadar güvenilirler ki, başarısızlıklarının önemli bir tehlike oluşturabileceğini unutmak kolaydır.Ancak MDS arızaları önemli mali kayıplara neden olabilir ve bunların bazıları yazarlar tarafından da incelenmektedir.Arızaların çoğu yanlış kullanımdan kaynaklanmaktadır [9-11].Her ne kadar IBC'nin incelenmesi basit görünse de, uygunsuz kullanımdan kaynaklanan HDPE'deki çatlakların tespit edilmesi zordur.Tehlikeli ürünler içeren toplu konteynerleri sıklıkla elleçleyen şirketlerdeki varlık yöneticileri için, düzenli ve kapsamlı dış ve iç denetimler zorunludur.Birleşik Devletlerde.
Polimerlerde ultraviyole (UV) hasarı ve yaşlanma yaygındır.Bu, O-ring depolama talimatlarını dikkatli bir şekilde takip etmemiz ve üstü açık tanklar ve havuz kaplamaları gibi harici bileşenlerin ömrü üzerindeki etkisini dikkate almamız gerektiği anlamına gelir.Bakım bütçesini optimize etmemiz (en aza indirmemiz) gerekse de, özellikle güneş ışığına maruz kalanlar olmak üzere harici bileşenlerin bir miktar incelenmesi gereklidir (Şekil 16).
Camsı geçiş sıcaklığı, sıkıştırma seti, penetrasyon, oda sıcaklığında sürünme, viskoelastisite, yavaş çatlak yayılması vb. özellikler plastik ve elastomerik parçaların performans özelliklerini belirler.Kritik bileşenlerin etkili ve verimli bakımını sağlamak için bu özelliklerin dikkate alınması ve polimerlerin bu özelliklerin farkında olması gerekir.
Yazarlar, bulgularını sektörle paylaşan anlayışlı müşterilere ve meslektaşlarına teşekkür eder.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, 12. baskı, Thomas Press International, Londra, Birleşik Krallık, 1992.
2. İnternet kaynağı: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Sıcaklık ve O-Ring Yüzey İşleminin Viton V747-75'in Sızdırmazlık Yeteneğine Etkisi.NASA Teknik Belgesi 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Kanada Petrol ve Gaz Üreticileri (CAPP) için En İyi Uygulamalar, “Güçlendirilmiş Kompozit (Metalik Olmayan) Boru Hattının Kullanılması”, Nisan 2017.
6. Maupin J. ve Mamun M. Plastik Borunun Arıza, Risk ve Tehlike Analizi, DOT Proje No. 194, 2009.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi ve Jingyan Zheng, Polietilende Yavaş Çatlak Büyümesinin Mekanizmaları: Sonlu Elemanlar Yöntemleri, 2015 ASME Basınçlı Kaplar ve Boru Konferansı, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M. ve Bryce, W., Plastik Su Borusunun Yorgunluğu: PE4710 Borunun Yorulma Tasarımına İlişkin Teknik İnceleme ve Öneriler, Plastik Boru Derneği adına Teknik Rapor, Mayıs 2012.
9. Sıvıların Orta Hacimli Konteynerlerde Depolanmasına ilişkin CBA/SIA Kılavuzları, ICB Sayı 2, Ekim 2018 Çevrimiçi: www.chemical.org.uk/wp-content/uploads/2018/11/ibc-guidance-issue-2- 2018-1.pdf.
10. Beale, Christopher J., Way, Charter, Kimyasal Tesislerdeki IBC Sızıntılarının Nedenleri – İşletme Deneyiminin Analizi, Seminer Serisi No. 154, IChemE, Rugby, Birleşik Krallık, 2008, çevrimiçi: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., IBC Kutularının Bakımı: Bunları Kalıcı Hale Getirmek İçin Beş İpucu, Toplu Konteynerler, IBC Kutuları, Sürdürülebilirlik'te yayınlandı, blog.containerexchanger.com'da yayınlandı, 15 Eylül 2018.
Ana Benz, IRISNDT'de Baş Mühendistir (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Kanada T6E 5T8; Telefon: 780-577-4481; E-posta: [e-posta korumalı]).24 yıl korozyon, arıza ve muayene uzmanı olarak çalıştı.Tecrübesi, ileri denetim tekniklerini kullanarak denetimler yapmak ve tesis denetim programları düzenlemektir.Mercedes-Benz dünya çapında kimya işleme endüstrisine, petrokimya tesislerine, gübre tesislerine ve nikel tesislerine, ayrıca petrol ve gaz üretim tesislerine hizmet vermektedir.Venezuela'daki Universidad Simon Bolivar'dan malzeme mühendisliği diploması aldı ve British Columbia Üniversitesi'nden malzeme mühendisliği alanında yüksek lisans derecesi aldı.Çeşitli Kanada Genel Standartlar Kurulu (CGSB) tahribatsız muayene sertifikalarının yanı sıra API 510 sertifikası ve CWB Grup Seviye 3 sertifikasına sahiptir.Benz, 15 yıl boyunca NACE Edmonton Yönetici Şubesi'nin bir üyesiydi ve daha önce Kanada Kaynak Topluluğu Edmonton Şubesi'nde çeşitli pozisyonlarda görev yapmıştı.
NINGBO BODI SEALS CO.,LTD HER TÜRLÜ ÜRÜNÜ ÜRETTİFFKM ORING,FKM ORING TAKIMLARI ,
BURADA BİZİMLE İLETİŞİME GEÇİNİZ, TEŞEKKÜRLER!
Gönderim zamanı: 18 Kasım 2023