Dësen illustréierte Guide weist e puer allgemeng Probleemer, déi mat Polymer- an elastomere Materialien optrieden, déi anescht sinn wéi déi, déi mat Metalldichtungen a Komponenten optrieden.
Den Echec vu Polymer (Plastik an Elastomer) Komponenten a seng Konsequenze kënnen esou eescht sinn wéi de Versoen vun Metallausrüstung.D'Informatioun presentéiert beschreift e puer vun den Eegeschaften déi Polymerkomponente vun Ausrüstung beaflossen, déi an industriellen Ariichtungen benotzt ginn.Dës Informatioun gëllt fir e puer LegacyO-Réng, gefiermt Päif, Glasfaserverstäerkt Plastik (FRP) a beliichte Päif.Beispiller vun Eegeschafte wéi Pénétratioun, Glastemperatur, a Viskoelastizitéit an hir Implikatioune ginn diskutéiert.
Den 28. Januar 1986 huet d'Challenger Space Shuttle Katastroph d'Welt schockéiert.D'Explosioun ass geschitt well den O-Ring net richteg zougemaach huet.
D'Feeler, déi an dësem Artikel beschriwwe ginn, stellen e puer vun de Charakteristike vun net-metallesche Feeler vir, déi Ausrüstung beaflossen, déi an industriellen Uwendungen benotzt gëtt.Fir all Fall gi wichteg Polymereigenschaften diskutéiert.
Elastomere hunn eng Glas Iwwergangstemperatur, déi definéiert ass als "d'Temperatur bei där en amorpht Material, wéi Glas oder Polymer, vun engem bréchege glasleche Staat an en duktilen Zoustand ännert" [1].
Elastomers hunn Kompressiounsset - "definéiert als de Prozentsaz vun der Belaaschtung, déi en Elastomer net no enger fixer Zäit bei enger bestëmmter Extrusioun an Temperatur erholen kann" [2].Laut dem Auteur bezitt d'Kompressioun op d'Fäegkeet vum Gummi zréck an hir ursprénglech Form.A ville Fäll gëtt de Kompressiounsgewënn duerch eng Expansioun kompenséiert déi während der Benotzung geschitt.Wéi och ëmmer, wéi d'Beispill hei ënnen weist, ass dëst net ëmmer de Fall.
Feeler 1: Niddreg Ëmfeldtemperatur (36°F) virum Start huet zu net genuch Viton O-Réng op der Space Shuttle Challenger gefouert.Wéi an de verschiddenen Accidenterquêten uginn: "Bei Temperaturen ënner 50 ° F ass de Viton V747-75 O-Ring net flexibel genuch fir d'Ouverture vum Testspalt ze verfolgen" [3].D'Glas Iwwergangstemperatur verursaacht den Challenger O-Ring net richteg ze versiegeln.
Problem 2: D'Dichtungen, déi an de Figuren 1 an 2 gewise ginn, sinn haaptsächlech op Waasser an Damp ausgesat.D'Dichtungen goufen op der Plaz mat Ethylenpropylen Dien Monomer (EPDM) zesummegesat.Wéi och ëmmer, si testen Fluoroelastomer (FKM) wéi Viton) a Perfluoroelastomer (FFKM) wéi Kalrez O-Réng.Och wann d'Gréissten variéieren, fänken all O-Réng an der Figur 2 déiselwecht Gréisst un:
Wat ass geschitt?D'Benotzung vum Damp kann e Problem fir Elastomeren sinn.Fir Dampapplikatiounen iwwer 250 ° F, Expansiouns- a Kontraktiounsdeformatiounen FKM a FFKM mussen an de Verpackungsdesignberechnunge berücksichtegt ginn.Verschidde Elastomere hu gewësse Virdeeler an Nodeeler, och déi, déi héich chemesch Resistenz hunn.All Ännerungen verlaangen virsiichteg Ënnerhalt.
Allgemeng Notizen iwwer Elastomeren.Am Allgemengen ass d'Benotzung vun Elastomeren bei Temperaturen iwwer 250 ° F an ënner 35 ° F spezialiséiert a kann Designerinput erfuerderen.
Et ass wichteg d'Elastomer Zesummesetzung ze bestëmmen déi benotzt gëtt.Fourier Transform Infraroutspektroskopie (FTIR) kann tëscht wesentlech verschidden Aarte vun Elastomeren ënnerscheeden, wéi EPDM, FKM an FFKM uewen ernimmt.Wéi och ëmmer, Testen fir eng FKM Verbindung vun enger anerer ze z'ënnerscheeden kann Erausfuerderung sinn.O-Réng vu verschiddene Hiersteller kënne verschidde Filler, Vulkanisatiounen a Behandlungen hunn.All dëst huet e wesentlechen Impakt op d'Kompressiounsset, d'chemesch Resistenz an d'Tieftemperatureigenschaften.
Polymere hu laang, widderhuelend molekulare Ketten, déi bestëmmte Flëssegkeeten erlaben se anzegräifen.Am Géigesaz zu Metaller, déi eng kristallin Struktur hunn, verbannen sech laang Moleküle matenee wéi e Strang vu gekachten Spaghetti.Kierperlech kënne ganz kleng Moleküle wéi Waasser/Damp a Gase penetréieren.E puer Moleküle si kleng genuch fir duerch d'Lücken tëscht eenzelne Ketten ze passen.
Feeler 3: Normalerweis fänkt d'Dokumentatioun vun enger Feeleranalyse-Untersuchung mat Biller vun den Deeler un.Wéi och ëmmer, dat flaach, flexibel, benzinrieft Stéck Plastik, deen e Freideg kritt gouf, war e Méindeg (d'Zäit wou d'Foto gemaach gouf) an eng haart Ronn Päif verwandelt.De Komponent ass gemellt eng Polyethylen (PE) Päifjacket déi benotzt gëtt fir elektresch Komponenten ënner Buedemniveau op enger Tankstell ze schützen.De flaach flexibele Plastikstéck, deen Dir kritt hutt, huet de Kabel net geschützt.D'Penetratioun vu Benzin verursaacht physesch, net chemesch Verännerungen - d'Polyethylen-Päif huet net ofgebaut.Allerdéngs ass et néideg manner erweicht Päifen duerchzeféieren.
Feeler 4. Vill industriell Ariichtungen benotzen Teflon-beschichtete Stahlleitungen fir Waasserbehandlung, Säurebehandlung a wou d'Präsenz vu Metallverschmotzungen ausgeschloss ass (zum Beispill an der Liewensmëttelindustrie).Teflon-beschichtete Päifen hunn Ventilen, déi Waasser erlaben an den annularesche Raum tëscht dem Stahl an der Fusioun ze drainéieren.Wéi och ëmmer, beliichte Päifen hunn eng Haltbarkeet no längerer Benotzung.
Figur 4 weist eng Teflon-gezeechent Päif, déi benotzt gouf fir HCl fir iwwer zéng Joer ze liwweren.Eng grouss Quantitéit vu Stahl-Korrosiounsprodukter accumuléiert am annularesche Raum tëscht der Liner an dem Stahlpipe.D'Produkt huet d'Fusioun no bannen gedréckt, wat Schued verursaacht wéi an der Figur 5. Korrosioun vum Stahl geet weider bis d'Päif ufänkt ze lecken.
Zousätzlech geschitt Kreep op der Teflon Flange Uewerfläch.Kreep gëtt definéiert als Verformung (Deformatioun) ënner konstanter Belaaschtung.Wéi mat Metaller, erhéicht d'Kräizung vu Polymere mat der Erhéijung vun der Temperatur.Wéi och ëmmer, am Géigesaz zu Stol, geschitt Kreep bei Raumtemperatur.Wahrscheinlech, wéi de Querschnitt vun der Flangeoberfläche erofgeet, sinn d'Bolzen vum Stahlpipe iwwerdréit, bis de Ringkrack erscheint, an der Foto.Kreesfërmeg Rëss setzen weider de Stol Päif ze HCl.
Feeler 5: High-Density Polyethylene (HDPE) Liners ginn allgemeng an der Ueleg- a Gasindustrie benotzt fir korrodéiert Stahlwasserinjektiounslinnen ze reparéieren.Wéi och ëmmer, et gi spezifesch reglementaresch Ufuerderunge fir Drockrelief.Figuren 6 an 7 weisen eng gescheitert Liner.Schied un enger eenzeger Ventilliner geschitt wann den Annulusdrock den internen Operatiounsdrock iwwerschreift - d'Liner fällt wéinst Pénétratioun.Fir HDPE Liners ass de beschte Wee fir dësen Echec ze vermeiden fir séier Ofdréckung vum Päif ze vermeiden.
D'Kraaft vu Glasfaser-Deeler fällt mat widderholl Benotzung.Verschidde Schichten kënne mat der Zäit delaminéieren a knacken.API 15 HR "High Pressure Fiberglass Linear Pipe" enthält eng Ausso datt eng 20% Ännerung vum Drock d'Test- a Reparaturlimit ass.Sektioun 13.1.2.8 vum kanadesche Standard CSA Z662, Petroleum a Gas Pipeline Systems, spezifizéiert datt Drockschwankungen ënner 20% vum Drockbewäertung vum Päifhersteller erhale musse ginn.Soss kann den Designdrock bis zu 50% reduzéiert ginn.Wann Dir FRP a FRP mat Verkleedung designt, musse zyklesch Lasten berücksichtegt ginn.
Feeler 6: Déi ënnescht Säit (6 Auer) vun der Glasfaser (FRP) Päif, déi benotzt gëtt fir Salzwaasser ze liwweren, ass mat héijer Dicht Polyethylen bedeckt.De gescheiterten Deel, de gudden Deel nom Versoen, an den drëtte Komponent (representéiert de Post-Fabrikatiounskomponent) goufen getest.Besonnesch de Querschnitt vun der gescheitert Sektioun gouf mat dem Querschnitt vun engem prefabrizéierten Päif vun der selwechter Gréisst verglach (kuckt Figuren 8 an 9).Bedenkt datt de gescheitert Querschnitt extensiv intralaminar Rëss huet, déi net an der fabrizéierter Päif präsent sinn.Delaminatioun ass a béid neien a gescheitert Päifen geschitt.Delaminatioun ass heefeg a Glasfaser mat engem héije Glasgehalt;Héich Glas Inhalt gëtt méi Kraaft.D'Pipeline war ënner schwéieren Drockschwankungen (méi wéi 20%) ënnerworf a gescheitert wéinst zyklescher Belaaschtung.
Figur 9. Hei sinn zwee méi Querschnëtter vun fäerdeg fiberglass an engem héich-Dicht polyethylene-Liicht fiberglass Päif.
Wärend der Installatioun op der Plaz si méi kleng Sektioune vu Päif ugeschloss - dës Verbindunge si kritesch.Typesch ginn zwee Päifstécker zesummegesat an d'Lück tëscht de Päifen ass mat "Kitt" gefëllt.D'Gelenker ginn dann an e puer Schichten vu breet-Breet Glasfaser Verstäerkung gewéckelt an mat Harz imprägnéiert.Déi baussenzeg Uewerfläch vum Gelenk muss genuch Stahlbeschichtung hunn.
Net-metallesch Materialien wéi Linnen a Glasfaser si viskoelastesch.Och wann dës Charakteristik schwéier z'erklären ass, sinn hir Manifestatiounen heefeg: Schued geschitt normalerweis während der Installatioun, awer Leckage geschitt net direkt."Viskoelastizitéit ass eng Eegeschafte vun engem Material dat souwuel viskos wéi elastesch Eegeschafte weist wann se deforméiert sinn.Viskos Materialien (wéi Hunneg) widderstoen Schéierfloss a verformen linear mat der Zäit wann Stress ugewannt gëtt.Elastesch Materialien (wéi Stol) wäerten direkt deforméieren, awer och séier zréck an hiren ursprénglechen Zoustand nodeems de Stress ewechgeholl gëtt.Viskoelastesch Materialien hu béid Eegeschaften an hunn dofir Zäitvarierende Verformung.D'Elastizitéit entsteet typesch aus der Ausdehnung vu Bindungen laanscht kristallinesche Fligeren a bestallte Feststoffer, während d'Viskositéit entstinn aus der Diffusioun vun Atomer oder Molekülen an engem amorphen Material " [4].
Glasfaser a Plastikskomponenten erfuerderen speziell Suergfalt wärend der Installatioun an der Handhabung.Soss kënne se knacken a Schued kënnen net bis laang no hydrostateschen Testen offensichtlech ginn.
Stäerkste Feeler vun fiberglass linings geschéien wéinst Schued während Installatioun [5].Hydrostatesch Tester ass noutwendeg awer detektéiert kee klenge Schued deen während der Benotzung ka geschéien.
Figur 10. Hei gewisen sinn déi bannenzeg (lénks) an baussenzegen (riets) Schnëttplazen tëscht fiberglass Päif Segmenter.
Defekt 7. Figur 10 weist d'Verbindung vun zwee Sektioune vu Glasfaserleitungen.Figur 11 weist de Querschnitt vun der Verbindung.Déi baussenzeg Uewerfläch vum Päif war net genuch verstäerkt a versiegelt, an d'Päif huet beim Transport gebrach.Empfehlungen fir d'Verstäerkung vu Gelenker ginn an DIN 16966, CSA Z662 an ASME NM.2.
Héich Dicht Polyethylenleitungen si liicht, korrosionsbeständeg a ginn allgemeng fir Gas- a Waasserleitungen benotzt, dorënner Feierschlauch op Fabrécksplazen.Déi meescht Feeler op dëse Linnen si mat Schued, deen während Ausgruewungsaarbechte kritt huet, assoziéiert [6].Wéi och ëmmer, luesen Rësswachstum (SCG) Echec kann och bei relativ niddrege Spannungen a minimale Spannungen optrieden.Laut Berichter, "SCG ass e gemeinsame Feelermodus an ënnerierdesche Polyethylen (PE) Pipelines mat engem Designliewen vu 50 Joer" [7].
Feeler 8: SCG huet sech am Feierschlauch no méi wéi 20 Joer benotzt.Seng Fraktur huet déi folgend Charakteristiken:
SCG Echec ass duerch e Frakturmuster charakteriséiert: et huet minimal Verformung a geschitt wéinst multiple konzentresche Réng.Wann d'SCG Gebitt op ongeféier 2 x 1,5 Zoll eropgeet, propagéiert de Rëss séier a makroskopesch Feature ginn manner offensichtlech (Figuren 12-14).D'Linn kann Laaschtännerunge vu méi wéi 10% pro Woch erliewen.Al HDPE Gelenker goufen gemellt méi resistent géint Ausfall wéinst Laaschtschwankungen ze sinn wéi al HDPE Gelenker [8].Wéi och ëmmer, existent Ariichtungen solle betruechten SCG z'entwéckelen als HDPE Feierschlauchalter.
Figur 12. Dës Foto weist, wou d'T-Branch mat der Haaptrei Päif schneidege, schaaft der knacken vun de roude Pfeil uginn.
Reis.14. Hei kënnt Dir d'Frakturoberfläche vun der T-förmlecher Branche op d'Haapt T-förmlech Päif gesinn.Et gi evident Rëss op der banneschten Uewerfläch.
Intermediate Bulk Container (IBCs) si gëeegent fir kleng Quantitéite vu Chemikalien ze späicheren an ze transportéieren (Figur 15).Si sinn sou zouverlässeg datt et einfach ass ze vergiessen datt hiren Echec eng bedeitend Gefor duerstellt.Wéi och ëmmer, MDS-Feeler kënnen zu bedeitende finanzielle Verloschter féieren, e puer vun deenen vun den Autoren iwwerpréift ginn.Déi meescht Feeler ginn duerch falsch Handhabung verursaacht [9-11].Och wann IBC schéngt einfach ze inspektéieren, sinn Rëss an HDPE verursaacht duerch falsch Handhabung schwéier z'entdecken.Fir Verméigenmanager a Firmen déi dacks Bulkbehälter mat geféierleche Produkter behandelen, sinn reegelméisseg a grëndlech extern an intern Inspektiounen obligatoresch.an den USA.
Ultraviolet (UV) Schued an Alterung si verbreet a Polymeren.Dëst bedeit datt mir d'O-Ring-Späicherinstruktioune suergfälteg verfollegen mussen an den Impakt op d'Liewen vun externe Komponenten wéi oppenen Top-Tanks a Weierlinnen berücksichtegen.Wärend mir den Ënnerhaltsbudget musse optimiséieren (minimiséieren), ass e puer Inspektioun vun externe Komponenten néideg, besonnesch déi, déi dem Sonneliicht ausgesat sinn (Figur 16).
Charakteristiken wéi Glas Iwwergangstemperatur, Kompressiounsset, Pénétratioun, Raumtemperaturkreep, Viskoelastizitéit, lues Rëssverbreedung, asw.Fir effektiv an effizient Ënnerhalt vu kriteschen Komponenten ze garantéieren, mussen dës Eegeschafte berücksichtegt ginn, a Polymere mussen dës Eegeschafte bewosst sinn.
D'Auteuren wëllen Asiicht Clienten a Kollegen Merci soen fir hir Erkenntnisser mat der Industrie ze deelen.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, 12. Editioun, Thomas Press International, London, UK, 1992.
2. Internet Quell: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Effekt vun Temperatur an O-Ring Fläch Behandlung op d'Dichtungsfäegkeet vun Viton V747-75.NASA Technesch Pabeier 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Best Practices fir kanadesch Ueleg- a Gasproduzenten (CAPP), "Gebrauch vu verstäerkten Komposit (Non-Metallic) Pipeline", Abrëll 2017.
6. Maupin J. an Mamun M. Echec, Risiko an Gefor Analyse vun Plastik Päif, DOT Projet Nr 194, 2009.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi a Jingyan Zheng, Mechanismen vum luesen Rësswachstum am Polyethylen: Finite Element Methoden, 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M., a Bryce, W., Fatigue of Plastic Water Pipe: Technesch Iwwerpréiwung an Empfehlungen fir Fatigue Design vun PE4710 Pipe, Technesch Bericht am Numm vun der Plastic Pipe Association, Mee 2012.
9. CBA / SIA Richtlinnen fir d'Lagerung vu Flëssegkeeten an Tëschenzäit Bulk Container, ICB Issue 2, Oktober 2018 Online: www.chemical.org.uk/wp-content/uploads/2018/11/ibc-guidance-issue-2- 2018-1.pdf.
10. Beale, Christopher J., Wee, Charta, Ursaachen vun IBC Leck an chemesche Planzen - Eng Analyse vun Operatiounserfahrung, Seminar Serie Nr 154, IChemE, Rugby, UK, 2008, online: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Caring for IBC Totes: Fënnef Tipps fir se lescht ze maachen, publizéiert an Bulk Container, IBC Totes, Nohaltegkeet, gepost op blog.containerexchanger.com, September 15, 2018.
D'Ana Benz ass Chief Engineer bei IRISNDT (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Kanada T6E 5T8; Telefon: 780-577-4481; E-Mail: [E-Mail geschützt]).Si huet 24 Joer laang als Korrosiouns-, Echec- an Inspektiounsspezialist geschafft.Hir Erfahrung beinhalt d'Ausféierung vun Inspektiounen mat fortgeschrattenen Inspektiounstechniken an d'Organisatioun vu Planzeninspektiounsprogrammer.Mercedes-Benz servéiert d'chemesch Veraarbechtungsindustrie, petrochemesch Planzen, Düngeranlagen an Nickelanlagen weltwäit, souwéi Ueleg- a Gasproduktiounsanlagen.Si krut en Ofschloss a Materialingenieur vun der Universidad Simon Bolivar a Venezuela an e Masterstudium am Materialingenieur vun der University of British Columbia.Si hält e puer kanadesche General Standards Board (CGSB) net-zerstéierende Tester Zertifizéierungen, souwéi API 510 Zertifizéierung an CWB Group Level 3 Zertifizéierung.Benz war Member vun der NACE Edmonton Executive Branch fir 15 Joer a war virdru a verschiddene Positioune mat der Edmonton Branch Canadian Welding Society gedéngt.
NINGBO BODI SEALS CO., LTD PRODUZERT ALL ARTS VUNFFKM ORING,FKM ORING KITS,
WELCOME FIR EIS HEI KONTAKT, MERCI!
Post Zäit: Nov-18-2023