Panduan bergambar ini menunjukkan beberapa masalah biasa yang boleh berlaku dengan bahan polimer dan elastomer yang berbeza daripada yang berlaku dengan pengedap logam dan komponen.
Kegagalan komponen polimer (plastik dan elastomer) dan akibatnya boleh menjadi serius seperti kegagalan peralatan logam.Maklumat yang dibentangkan menerangkan beberapa sifat yang mempengaruhi komponen polimer peralatan yang digunakan dalam kemudahan industri.Maklumat ini digunakan untuk beberapa warisanO-cincin, paip bergaris, plastik bertetulang gentian (FRP) dan paip bergaris.Contoh sifat seperti penembusan, suhu kaca, dan viskoelastik dan implikasinya dibincangkan.
Pada 28 Januari 1986, bencana kapal angkasa Challenger mengejutkan dunia.Letupan berlaku kerana cincin-O tidak mengelak dengan betul.
Kesalahan yang diterangkan dalam artikel ini memperkenalkan beberapa ciri kerosakan bukan logam yang menjejaskan peralatan yang digunakan dalam aplikasi industri.Bagi setiap kes, sifat polimer penting dibincangkan.
Elastomer mempunyai suhu peralihan kaca, yang ditakrifkan sebagai "suhu di mana bahan amorf, seperti kaca atau polimer, berubah daripada keadaan berkaca rapuh kepada keadaan mulur" [1].
Elastomer mempunyai set mampatan - "ditakrifkan sebagai peratusan terikan yang elastomer tidak dapat pulih selepas tempoh masa yang tetap pada penyemperitan dan suhu tertentu" [2].Menurut penulis, mampatan merujuk kepada keupayaan getah untuk kembali kepada bentuk asal.Dalam kebanyakan kes, keuntungan mampatan diimbangi oleh beberapa pengembangan yang berlaku semasa penggunaan.Walau bagaimanapun, seperti yang ditunjukkan oleh contoh di bawah, ini tidak selalu berlaku.
Kerosakan 1: Suhu ambien yang rendah (36°F) sebelum pelancaran menyebabkan gelang-O Viton pada Space Shuttle Challenger tidak mencukupi.Seperti yang dinyatakan dalam pelbagai penyiasatan kemalangan: "Pada suhu di bawah 50°F, cincin O Viton V747-75 tidak cukup fleksibel untuk mengesan pembukaan jurang ujian" [3].Suhu peralihan kaca menyebabkan cincin O Challenger gagal dikedap dengan betul.
Masalah 2: Pengedap yang ditunjukkan dalam Rajah 1 dan 2 terutamanya terdedah kepada air dan wap.Pengedap itu dipasang di tapak menggunakan monomer etilena propilena diena (EPDM).Walau bagaimanapun, mereka sedang menguji fluoroelastomer (FKM) seperti Viton) dan perfluoroelastomer (FFKM) seperti cincin-O Kalrez.Walaupun saiz berbeza, semua cincin-O yang ditunjukkan dalam Rajah 2 bermula dengan saiz yang sama:
apa dah jadi?Penggunaan wap boleh menjadi masalah untuk elastomer.Untuk aplikasi stim melebihi 250°F, ubah bentuk pengembangan dan penguncupan FKM dan FFKM mesti diambil kira dalam pengiraan reka bentuk pembungkusan.Elastomer yang berbeza mempunyai kelebihan dan kekurangan tertentu, walaupun yang mempunyai rintangan kimia yang tinggi.Sebarang perubahan memerlukan penyelenggaraan yang teliti.
Nota am mengenai elastomer.Secara umum, penggunaan elastomer pada suhu melebihi 250°F dan di bawah 35°F adalah khusus dan mungkin memerlukan input pereka bentuk.
Adalah penting untuk menentukan komposisi elastomer yang digunakan.Spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR) boleh membezakan antara jenis elastomer yang berbeza secara ketara, seperti EPDM, FKM dan FFKM yang dinyatakan di atas.Walau bagaimanapun, ujian untuk membezakan satu kompaun FKM daripada yang lain boleh mencabar.Cincin-O yang dibuat oleh pengeluar yang berbeza mungkin mempunyai pengisi, pemvulkanan dan rawatan yang berbeza.Semua ini mempunyai kesan ketara pada set mampatan, rintangan kimia dan ciri suhu rendah.
Polimer mempunyai rantai molekul yang panjang dan berulang yang membolehkan cecair tertentu menembusinya.Tidak seperti logam, yang mempunyai struktur kristal, molekul-molekul panjang bercantum antara satu sama lain seperti sehelai spageti yang telah dimasak.Secara fizikal, molekul yang sangat kecil seperti air/wap dan gas boleh menembusi.Sesetengah molekul cukup kecil untuk dimuatkan melalui celah antara rantai individu.
Kegagalan 3: Biasanya, mendokumentasikan penyiasatan analisis kegagalan bermula dengan mendapatkan imej bahagian.Bagaimanapun, sekeping plastik leper, fleksibel, berbau petrol yang diterima pada hari Jumaat telah bertukar menjadi paip bulat keras pada hari Isnin (masa gambar diambil).Komponen itu dilaporkan adalah jaket paip polietilena (PE) yang digunakan untuk melindungi komponen elektrik di bawah paras tanah di stesen minyak.Sekeping plastik fleksibel rata yang anda terima tidak melindungi kabel.Penembusan petrol menyebabkan perubahan fizikal, bukan kimia - paip polietilena tidak reput.Walau bagaimanapun, adalah perlu untuk menembusi paip yang kurang lembut.
Kerosakan 4. Banyak kemudahan perindustrian menggunakan paip keluli bersalut Teflon untuk rawatan air, rawatan asid dan di mana kehadiran bahan cemar logam dikecualikan (contohnya, dalam industri makanan).Paip bersalut teflon mempunyai lubang yang membolehkan air meresap ke dalam ruang anulus antara keluli dan lapisan mengalir keluar.Walau bagaimanapun, paip bergaris mempunyai jangka hayat selepas penggunaan berpanjangan.
Rajah 4 menunjukkan sebuah paip berlapik Teflon yang telah digunakan untuk membekalkan HCl selama lebih sepuluh tahun.Sebilangan besar produk kakisan keluli terkumpul di ruang anulus antara pelapik dan paip keluli.Produk menolak lapisan ke dalam, menyebabkan kerosakan seperti ditunjukkan dalam Rajah 5. Kakisan keluli berterusan sehingga paip mula bocor.
Selain itu, rayapan berlaku pada permukaan bebibir Teflon.Rayapan ditakrifkan sebagai ubah bentuk (ubah bentuk) di bawah beban malar.Seperti logam, rayapan polimer meningkat dengan peningkatan suhu.Walau bagaimanapun, tidak seperti keluli, rayapan berlaku pada suhu bilik.Kemungkinan besar, apabila keratan rentas permukaan bebibir berkurangan, bolt paip keluli diketatkan sehingga retakan cincin muncul, ditunjukkan dalam foto.Retakan bulatan mendedahkan lagi paip keluli kepada HCl.
Kegagalan 5: Pelapik polietilena berketumpatan tinggi (HDPE) biasanya digunakan dalam industri minyak dan gas untuk membaiki saluran suntikan air keluli yang terhakis.Walau bagaimanapun, terdapat keperluan peraturan khusus untuk pelepasan tekanan pelapik.Rajah 6 dan 7 menunjukkan pelapik yang gagal.Kerosakan pada pelapik injap tunggal berlaku apabila tekanan anulus melebihi tekanan operasi dalaman - pelapik gagal kerana penembusan.Untuk pelapik HDPE, cara terbaik untuk mengelakkan kegagalan ini adalah untuk mengelakkan penyahtekanan pesat paip.
Kekuatan bahagian gentian kaca berkurangan dengan penggunaan berulang.Beberapa lapisan mungkin delaminate dan retak dari semasa ke semasa.API 15 HR "Paip Linear Gentian Kaca Tekanan Tinggi" mengandungi pernyataan bahawa perubahan 20% dalam tekanan adalah had ujian dan pembaikan.Seksyen 13.1.2.8 Canadian Standard CSA Z662, Sistem Paip Petroleum dan Gas, menyatakan bahawa turun naik tekanan mesti dikekalkan di bawah 20% daripada penarafan tekanan pengeluar paip.Jika tidak, tekanan reka bentuk boleh dikurangkan sehingga 50%.Apabila mereka bentuk FRP dan FRP dengan pelapisan, beban kitaran mesti diambil kira.
Kerosakan 6: Bahagian bawah (pukul 6) paip gentian kaca (FRP) yang digunakan untuk membekalkan air masin ditutup dengan polietilena berketumpatan tinggi.Bahagian yang gagal, bahagian yang baik selepas kegagalan, dan komponen ketiga (mewakili komponen pasca pembuatan) telah diuji.Khususnya, keratan rentas bahagian yang gagal dibandingkan dengan keratan rentas paip pasang siap dengan saiz yang sama (lihat Rajah 8 dan 9).Ambil perhatian bahawa keratan rentas yang gagal mempunyai retakan intralaminar yang meluas yang tidak terdapat dalam paip yang direka.Pembakaran berlaku dalam kedua-dua paip baharu dan paip yang gagal.Delaminasi adalah biasa dalam gentian kaca dengan kandungan kaca yang tinggi;Kandungan kaca yang tinggi memberikan kekuatan yang lebih besar.Saluran paip tertakluk kepada turun naik tekanan yang teruk (lebih daripada 20%) dan gagal disebabkan oleh pemuatan kitaran.
Rajah 9. Berikut ialah dua lagi keratan rentas gentian kaca siap dalam paip gentian kaca bergaris polietilena berketumpatan tinggi.
Semasa pemasangan di tapak, bahagian paip yang lebih kecil disambungkan - sambungan ini adalah kritikal.Biasanya, dua keping paip disatukan dan jurang antara paip diisi dengan "dempul."Sambungan kemudiannya dibalut dalam beberapa lapisan tetulang gentian kaca lebar lebar dan diresapi dengan resin.Permukaan luar sambungan mesti mempunyai salutan keluli yang mencukupi.
Bahan bukan logam seperti pelapik dan gentian kaca adalah viskoelastik.Walaupun ciri ini sukar untuk dijelaskan, manifestasinya adalah biasa: kerosakan biasanya berlaku semasa pemasangan, tetapi kebocoran tidak berlaku serta-merta.“Viscoelasticity ialah sifat bahan yang mempamerkan kedua-dua sifat likat dan elastik apabila cacat.Bahan likat (seperti madu) menentang aliran ricih dan berubah bentuk secara linear dari semasa ke semasa apabila tegasan dikenakan.Bahan elastik (seperti keluli) akan berubah bentuk serta-merta, tetapi juga cepat kembali ke keadaan asalnya selepas tekanan dikeluarkan.Bahan viskoelastik mempunyai kedua-dua sifat dan oleh itu mempamerkan ubah bentuk yang berubah-ubah masa.Keanjalan biasanya terhasil daripada regangan ikatan di sepanjang satah kristal dalam pepejal tertib, manakala kelikatan terhasil daripada resapan atom atau molekul dalam bahan amorfus ” [4].
Komponen gentian kaca dan plastik memerlukan penjagaan khas semasa pemasangan dan pengendalian.Jika tidak, ia mungkin retak dan kerosakan mungkin tidak kelihatan sehingga lama selepas ujian hidrostatik.
Kebanyakan kegagalan lapisan gentian kaca berlaku disebabkan oleh kerosakan semasa pemasangan [5].Ujian hidrostatik adalah perlu tetapi tidak mengesan kerosakan kecil yang mungkin berlaku semasa penggunaan.
Rajah 10. Ditunjukkan di sini ialah antara muka dalam (kiri) dan luar (kanan) antara segmen paip gentian kaca.
Kecacatan 7. Rajah 10 menunjukkan sambungan dua bahagian paip gentian kaca.Rajah 11 menunjukkan keratan rentas sambungan.Permukaan luar paip tidak cukup diperkukuh dan dimeterai, dan paip pecah semasa pengangkutan.Cadangan untuk tetulang sendi diberikan dalam DIN 16966, CSA Z662 dan ASME NM.2.
Paip polietilena berketumpatan tinggi adalah ringan, tahan kakisan, dan biasanya digunakan untuk paip gas dan air, termasuk hos api di tapak kilang.Kebanyakan kegagalan pada talian ini dikaitkan dengan kerosakan yang diterima semasa kerja penggalian [6].Walau bagaimanapun, kegagalan pertumbuhan retak perlahan (SCG) juga boleh berlaku pada tegasan yang agak rendah dan terikan yang minimum.Menurut laporan, "SCG ialah mod kegagalan biasa dalam saluran paip polietilena (PE) bawah tanah dengan jangka hayat reka bentuk selama 50 tahun" [7].
Kesalahan 8: SCG telah terbentuk dalam hos kebakaran selepas lebih daripada 20 tahun digunakan.Patahnya mempunyai ciri-ciri berikut:
Kegagalan SCG dicirikan oleh corak patah: ia mempunyai ubah bentuk yang minimum dan berlaku disebabkan oleh pelbagai gelang sepusat.Sebaik sahaja kawasan SCG meningkat kepada kira-kira 2 x 1.5 inci, retakan merambat dengan cepat dan ciri makroskopik menjadi kurang jelas (Rajah 12-14).Talian mungkin mengalami perubahan beban lebih daripada 10% setiap minggu.Sambungan HDPE lama telah dilaporkan lebih tahan terhadap kegagalan akibat turun naik beban daripada sendi HDPE lama [8].Walau bagaimanapun, kemudahan sedia ada harus mempertimbangkan untuk membangunkan SCG apabila hos kebakaran HDPE semakin tua.
Rajah 12. Foto ini menunjukkan di mana cawangan T bersilang dengan paip utama, mewujudkan retakan yang ditunjukkan oleh anak panah merah.
nasi.14. Di sini anda boleh melihat dari dekat permukaan patah cawangan berbentuk T ke paip utama berbentuk T.Terdapat rekahan yang jelas pada permukaan dalam.
Bekas Pukal Perantaraan (IBC) sesuai untuk menyimpan dan mengangkut kuantiti bahan kimia yang kecil (Rajah 15).Mereka sangat dipercayai sehingga mudah dilupakan bahawa kegagalan mereka boleh menimbulkan bahaya yang ketara.Walau bagaimanapun, kegagalan MDS boleh mengakibatkan kerugian kewangan yang ketara, sebahagian daripadanya diperiksa oleh pengarang.Kebanyakan kegagalan disebabkan oleh pengendalian yang tidak betul [9-11].Walaupun IBC kelihatan mudah untuk diperiksa, keretakan dalam HDPE yang disebabkan oleh pengendalian yang tidak betul adalah sukar untuk dikesan.Bagi pengurus aset dalam syarikat yang kerap mengendalikan kontena pukal yang mengandungi produk berbahaya, pemeriksaan luaran dan dalaman yang kerap dan teliti adalah wajib.di Amerika Syarikat.
Kerosakan dan penuaan ultraviolet (UV) adalah lazim dalam polimer.Ini bermakna kita mesti mengikut arahan penyimpanan cincin O dengan teliti dan mempertimbangkan kesan ke atas hayat komponen luaran seperti tangki atas terbuka dan pelapik kolam.Walaupun kita perlu mengoptimumkan (meminimumkan) belanjawan penyelenggaraan, beberapa pemeriksaan komponen luaran adalah perlu, terutamanya yang terdedah kepada cahaya matahari (Rajah 16).
Ciri-ciri seperti suhu peralihan kaca, set mampatan, penembusan, rayapan suhu bilik, viskoelastik, perambatan retak perlahan, dll. menentukan ciri prestasi bahagian plastik dan elastomer.Untuk memastikan penyelenggaraan komponen kritikal yang berkesan dan cekap, sifat-sifat ini mesti diambil kira, dan polimer mesti menyedari sifat-sifat ini.
Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pelanggan dan rakan sekerja yang berwawasan kerana berkongsi penemuan mereka dengan industri.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, edisi ke-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., Kesan Suhu dan Rawatan Permukaan O-Ring pada Keupayaan Pengedap Viton V747-75.Kertas Teknikal NASA 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Amalan Terbaik untuk Pengeluar Minyak dan Gas Kanada (CAPP), "Menggunakan Talian Paip Komposit Bertetulang (Bukan Logam)," April 2017.
6. Maupin J. dan Mamun M. Kegagalan, Analisis Risiko dan Bahaya Paip Plastik, Projek DOT No. 194, 2009.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi dan Jingyan Zheng, Mekanisme Pertumbuhan Retak Perlahan dalam Polietilena: Kaedah Elemen Terhad, 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M., dan Bryce, W., Keletihan Paip Air Plastik: Kajian Teknikal dan Syor untuk Reka Bentuk Kelesuan Paip PE4710, Laporan Teknikal bagi pihak Persatuan Paip Plastik, Mei 2012.
9. Garis Panduan CBA/SIA untuk Penyimpanan Cecair dalam Bekas Pukal Perantaraan, ICB Isu 2, Oktober 2018 Dalam Talian: www.chemical.org.uk/wp-content/uploads/2018/11/ibc-guidance-issue-2- 2018-1.pdf.
10. Beale, Christopher J., Way, Charter, Punca Kebocoran IBC dalam Loji Kimia – Analisis Pengalaman Operasi, Siri Seminar No. 154, IChemE, Ragbi, UK, 2008, dalam talian: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Menjaga Totes IBC: Lima Petua untuk Menjadikannya Terakhir, disiarkan dalam Bekas Pukal, Totes IBC, Kelestarian, disiarkan di blog.containerexchanger.com, 15 September 2018.
Ana Benz ialah Ketua Jurutera di IRISNDT (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Kanada T6E 5T8; Telefon: 780-577-4481; E-mel: [e-mel dilindungi]).Dia bekerja sebagai pakar kakisan, kegagalan dan pemeriksaan selama 24 tahun.Pengalaman beliau termasuk menjalankan pemeriksaan menggunakan teknik pemeriksaan lanjutan dan menganjurkan program pemeriksaan loji.Mercedes-Benz melayani industri pemprosesan kimia, loji petrokimia, loji baja dan loji nikel di seluruh dunia, serta loji pengeluaran minyak dan gas.Beliau menerima ijazah dalam kejuruteraan bahan dari Universidad Simon Bolivar di Venezuela dan ijazah sarjana dalam kejuruteraan bahan dari University of British Columbia.Beliau memegang beberapa pensijilan ujian tidak merosakkan Lembaga Piawaian Am Kanada (CGSB), serta pensijilan API 510 dan pensijilan Tahap 3 Kumpulan CWB.Benz merupakan ahli Cawangan Eksekutif Edmonton NACE selama 15 tahun dan sebelum ini berkhidmat dalam pelbagai jawatan dengan Persatuan Kimpalan Kanada Cawangan Edmonton.
NINGBO BODI SEALS CO.,LTD MENGELUARKAN SEMUA JENISFFKM ORING,FKM ORING KIT ,
SELAMAT DATANG UNTUK MENGHUBUNGI KAMI DI SINI , TERIMA KASIH !
Masa siaran: Nov-18-2023