Apèsi sa a bay rekòmandasyon pou konsepsyon sistèm tiyo pou distribisyon idwojèn ki an sekirite.
Idwojèn se yon likid ki trè volatil e ki gen yon gwo tandans pou l koule. Li se yon konbinezon tandans ki trè danjere e ki ka touye moun, yon likid volatil ki difisil pou kontwole. Sa yo se tandans pou konsidere lè w ap chwazi materyèl, jwenti ak sele, ansanm ak karakteristik konsepsyon sistèm sa yo. Sijè sa yo sou distribisyon H2 gazez la se sant diskisyon sa a, se pa pwodiksyon H2, H2 likid, oswa H2 likid (gade ba bò dwat la).
Men kèk pwen enpòtan pou ede ou konprann melanj idwojèn ak lè H2 a. Idwojèn boule nan de fason: deflagrasyon ak eksplozyon.
deflagrasyon. Deflagrasyon se yon mòd konbisyon komen kote flanm dife yo vwayaje nan melanj lan nan vitès subsonik. Sa rive, pa egzanp, lè yon nyaj melanj idwojèn-lè lib limen pa yon ti sous ignisyon. Nan ka sa a, flanm dife a ap deplase nan yon vitès dis rive plizyè santèn pye pa segonn. Ekspansyon rapid gaz cho a kreye vag presyon ki gen fòs pwopòsyonèl ak gwosè nyaj la. Nan kèk ka, fòs vag chòk la ka ase pou domaje estrikti bilding yo ak lòt objè sou chemen li epi lakòz blesi.
eksploze. Lè l te eksploze, flanm dife ak vag chòk te vwayaje nan melanj lan nan vitès sipèsonik. Rapò presyon nan yon vag detonasyon pi plis pase nan yon detonasyon. Akòz fòs ki ogmante a, eksplozyon an pi danjere pou moun, bilding ak objè ki tou pre. Deflagrasyon nòmal lakòz yon eksplozyon lè li pran dife nan yon espas ki fèmen. Nan yon zòn ki tèlman etwat, ignisyon ka koze pa pi piti kantite enèji posib. Men, pou detonasyon yon melanj idwojèn-lè nan yon espas ki pa gen limit, yon sous ignisyon ki pi puisan nesesè.
Rapò presyon atravè vag detonasyon an nan yon melanj idwojèn-lè se anviwon 20. Nan presyon atmosferik, yon rapò 20 se 300 psi. Lè vag presyon sa a fè kolizyon ak yon objè ki pa deplase, rapò presyon an ogmante a 40-60. Sa a se akòz refleksyon yon vag presyon ki soti nan yon obstak ki pa deplase.
Tandans pou koule. Akòz viskozite ki ba li ak pwa molekilè li ki ba, gaz H2 a gen yon gwo tandans pou koule e menm penetre oswa pèmeye divès materyèl.
Idwojèn 8 fwa pi lejè pase gaz natirèl, 14 fwa pi lejè pase lè, 22 fwa pi lejè pase pwopan epi 57 fwa pi lejè pase vapè gazolin. Sa vle di lè yo enstale li deyò, gaz H2 a ap monte epi gaye byen vit, sa ap diminye nenpòt siy flit. Men, li kapab yon kouto de bò. Yon eksplozyon ka rive si yo pral fè soudaj sou yon enstalasyon deyò anwo oswa anba van yon flit H2 san yon etid deteksyon flit anvan soudaj. Nan yon espas fèmen, gaz H2 a ka monte epi akimile soti nan plafon an desann, yon kondisyon ki pèmèt li akimile nan gwo volim anvan li gen plis chans pou l antre an kontak ak sous ignisyon toupre tè a.
Dife aksidantèl. Oto-ignisyon se yon fenomèn kote yon melanj gaz oswa vapè pran dife espontaneman san yon sous ignisyon ekstèn. Yo rele l tou "konbisyon espontane" oswa "konbisyon espontane". Oto-ignisyon depann de tanperati, pa presyon.
Tanperati oto-ignisyon an se tanperati minimòm kote yon konbistib pral pran dife espontane anvan li pran dife san yon sous ignisyon ekstèn lè li antre an kontak ak lè oswa yon ajan oksidan. Tanperati oto-ignisyon yon sèl poud se tanperati kote li pran dife espontane san yon ajan oksidan. Tanperati oto-ignisyon gaz H2 nan lè a se 585°C.
Enèji ignisyon an se enèji ki nesesè pou kòmanse pwopagasyon yon flanm dife nan yon melanj ki ka pran dife. Enèji ignisyon minimòm se enèji minimòm ki nesesè pou limen yon melanj ki ka pran dife patikilye nan yon tanperati ak yon presyon patikilye. Enèji ignisyon etensèl minimòm pou H2 gazez nan 1 atm lè = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
Limit eksplozif yo se konsantrasyon maksimòm ak minimòm vapè, bwouya oswa pousyè nan lè oswa oksijèn kote yon eksplozyon rive. Gwosè ak jeyometri anviwònman an, ansanm ak konsantrasyon gaz la, kontwole limit yo. Pafwa yo itilize "limit eksplozyon" kòm yon sinonim pou "limit eksplozyon".
Limit eksplozif pou melanj H2 nan lè a se 18.3 vol.% (limit enferyè) ak 59 vol.% (limit siperyè).
Lè w ap desine sistèm tiyo (Figi 1), premye etap la se detèmine materyèl konstriksyon ki nesesè pou chak kalite likid. Epi chak likid pral klase dapre paragraf ASME B31.3 la. 300(b)(1) deklare, "Pwopriyetè a responsab tou pou detèmine tiyo klas D, M, presyon wo, ak pite wo, epi detèmine si yo ta dwe itilize yon sistèm kalite patikilye."
Kategorizasyon likid defini degre tès la ak kalite tès ki nesesè a, ansanm ak anpil lòt egzijans ki baze sou kategori likid la. Responsablite pwopriyetè a pou sa a anjeneral tonbe sou depatman jeni pwopriyetè a oswa yon enjenyè ekstèn.
Malgre Kòd Tiyo Pwosesis B31.3 la pa di pwopriyetè a ki materyèl pou itilize pou yon likid patikilye, li bay konsèy sou fòs, epesè, ak egzijans koneksyon materyèl yo. Genyen tou de deklarasyon nan entwodiksyon kòd la ki deklare klèman:
Epi devlope premye paragraf ki anwo a, paragraf B31.3. 300(b)(1) deklare tou: "Pwopriyetè yon enstalasyon tiyo sèl responsab pou konfòme li avèk Kòd sa a epi pou etabli egzijans konsepsyon, konstriksyon, enspeksyon, ak tès ki gouvène tout manyen likid oswa pwosesis kote tiyo a fè pati. Enstalasyon." Kidonk, apre nou fin etabli kèk règ debaz pou responsablite ak egzijans pou defini kategori sèvis likid yo, an nou wè ki kote gaz idwojèn anfòm.
Paske gaz idwojèn aji kòm yon likid temèt ki gen flit, yo ka konsidere gaz idwojèn kòm yon likid nòmal oswa yon likid Klas M anba kategori B31.3 pou sèvis likid. Jan sa endike pi wo a, klasifikasyon manyen likid se yon egzijans pwopriyetè a, depi li satisfè direktiv pou kategori yo chwazi ki dekri nan B31.3, paragraf 3. 300.2 Definisyon nan seksyon "Sèvis idwolik". Men definisyon pou sèvis likid nòmal ak sèvis likid Klas M:
"Sèvis Likid Nòmal: Sèvis likid ki aplikab a pifò tiyo ki sijè a kòd sa a, sa vle di ki pa sijè a règleman pou klas D, M, tanperati ki wo, presyon ki wo, oswa pwòpte likid ki wo."
(1) Toksisite likid la tèlman gwo ke yon sèl ekspozisyon a yon ti kantite likid ki koze pa yon flit ka lakòz gwo blesi pèmanan pou moun ki respire l oswa ki antre an kontak avè l, menm si yo pran mezi pou rekipere li imedyatman.
(2) Apre pwopriyetè a fin konsidere konsepsyon tiyo a, eksperyans li, kondisyon operasyon yo, ak kote li ye a, li detèmine ke egzijans pou itilizasyon nòmal likid la pa sifi pou bay sere ki nesesè pou pwoteje pèsonèl yo kont ekspozisyon.
Nan definisyon M ki anwo a, gaz idwojèn pa satisfè kritè paragraf (1) an paske li pa konsidere kòm yon likid toksik. Sepandan, lè yo aplike sou-seksyon (2) a, Kòd la pèmèt klasifikasyon sistèm idwolik yo nan klas M apre yo fin byen konsidere "...konsepsyon tiyo, eksperyans, kondisyon fonksyònman ak kote..." Pwopriyetè a pèmèt detèminasyon manyen likid nòmal. Egzijans yo pa sifi pou satisfè bezwen pou yon pi wo nivo entegrite nan konsepsyon, konstriksyon, enspeksyon ak tès sistèm tiyo gaz idwojèn.
Tanpri gade Tablo 1 anvan ou diskite sou Korozyon Idwojèn nan Segondè Tanperati (HTHA). Kòd, estanda ak règleman yo ki nan lis nan tablo sa a, ki gen ladan sis dokiman sou sijè fragilizasyon idwojèn (HE), yon anomali korozyon komen ki gen ladan HTHA. OH ka rive nan tanperati ki ba ak tanperati ki wo. Li konsidere kòm yon fòm korozyon, li ka kòmanse nan plizyè fason epi li afekte tou yon pakèt materyèl.
HE gen plizyè fòm, nou ka divize an plizyè fòm: krak idwojèn (HAC), krak idwojèn anba estrès (HSC), krak korozyon anba estrès (SCC), krak korozyon idwojèn (HACC), bul idwojèn (HB), krak idwojèn (HIC). )), krak idwojèn oryante sou estrès (SOHIC), krak pwogresif (SWC), krak estrès sulfid (SSC), krak zòn mou (SZC), ak korozyon idwojèn anba tanperati ki wo (HTHA).
Nan fòm ki pi senp li, frajilizasyon idwojèn se yon mekanis pou destriksyon limit grenn metal yo, sa ki lakòz yon rediksyon nan duktilite akòz pénétration idwojèn atomik la. Fason sa rive yo varye epi yo defini an pati pa non respektif yo, tankou HTHA, kote yo bezwen idwojèn an menm tan nan tanperati ki wo ak presyon ki wo pou frajilizasyon, ak SSC, kote idwojèn atomik pwodui kòm gaz fèmen ak idwojèn. Akòz korozyon asid, yo antre nan ka metal yo, sa ki ka mennen nan frajilizasyon. Men, rezilta jeneral la se menm jan ak tout ka frajilizasyon idwojèn ki dekri pi wo a, kote fòs metal la redwi pa frajilizasyon anba limit estrès admisib li, ki an vire prepare teren an pou yon evènman potansyèlman katastwofik etandone volatilite likid la.
Anplis epesè miray la ak pèfòmans mekanik jwenti a, gen de faktè prensipal pou konsidere lè w ap chwazi materyèl pou sèvis gaz H2: 1. Ekspozisyon a idwojèn nan tanperati ki wo (HTHA) ak 2. Enkyetid serye konsènan flit potansyèl. Tou de sijè yo anba diskisyon kounye a.
Kontrèman ak idwojèn molekilè, idwojèn atomik ka elaji, ekspoze idwojèn nan a tanperati ak presyon ki wo, sa ki kreye baz pou yon potansyèl HTHA. Nan kondisyon sa yo, idwojèn atomik kapab difize nan materyèl oswa ekipman tiyo asye kabòn, kote li reyaji avèk kabòn nan solisyon metalik pou fòme gaz metàn nan limit grenn yo. Lè gaz la pa kapab chape, li elaji, sa kreye fant ak twou nan mi tiyo oswa veso yo - sa a se HTGA. Ou ka wè rezilta HTHA yo klèman nan Figi 2 kote fant ak krak yo evidan nan miray 8″ la. Pòsyon tiyo gwosè nominal (NPS) ki kraze nan kondisyon sa yo.
Yo ka itilize asye kabòn pou sèvis idwojèn lè tanperati operasyon an rete anba 500°F. Jan yo mansyone pi wo a, HTHA rive lè gaz idwojèn nan kenbe anba yon presyon pasyèl ki wo ak yon tanperati ki wo. Yo pa rekòmande asye kabòn lè yo prevwa presyon pasyèl idwojèn nan ap anviwon 3000 psi epi tanperati a pi wo pase anviwon 450°F (ki se kondisyon aksidan an nan Figi 2).
Jan nou ka wè nan graf Nelson modifye a nan Figi 3, ki pran an pati nan API 941, tanperati ki wo gen pi gwo efè sou fòsman idwojèn. Presyon pasyèl gaz idwojèn ka depase 1000 psi lè yo itilize li ak asye kabòn k ap opere nan tanperati ki rive jiska 500°F.
Figi 3. Tablo Nelson modifye sa a (adapte soti nan API 941) ka itilize pou chwazi materyèl ki apwopriye pou sèvis idwojèn nan divès tanperati.
Figi 3 la montre chwa asye ki garanti pou evite atak idwojèn, selon tanperati operasyon an ak presyon pasyèl idwojèn nan. Asye pur austenitik yo pa sansib a HTHA epi yo se materyèl satisfezan nan tout tanperati ak presyon.
Asye pur austenitik 316/316L se materyèl ki pi pratik pou aplikasyon idwojèn epi li gen yon bon repitasyon. Pandan ke tretman chalè apre soude (PWHT) rekòmande pou asye kabòn pou kalsine idwojèn rezidyèl pandan soude epi diminye dite zòn ki afekte pa chalè (HAZ) apre soude, li pa obligatwa pou asye pur austenitik.
Efè termotèmik ki koze pa tretman chalè ak soude pa gen anpil efè sou pwopriyete mekanik asye pur austenitik yo. Sepandan, travay frèt ka amelyore pwopriyete mekanik asye pur austenitik yo, tankou rezistans ak dite. Lè w ap pliye ak fòme tiyo ki soti nan asye pur austenitik, pwopriyete mekanik yo chanje, tankou diminisyon nan plastisite materyèl la.
Si asye pur austenitik bezwen fòme a frèt, rekwit nan solisyon (chofaj a apeprè 1045 °C ki swiv pa yon trempe oswa refwadisman rapid) ap retabli pwopriyete mekanik materyèl la nan valè orijinal yo. Li pral elimine tou segregasyon alyaj la, sansibilizasyon ak faz sigma ki reyalize apre travay a frèt. Lè w ap fè rekwit nan solisyon, sonje ke refwadisman rapid ka mete estrès rezidyèl tounen nan materyèl la si yo pa manyen li byen.
Gade tablo GR-2.1.1-1 Endèks Espesifikasyon Materyèl Asanblaj Tiyo ak Tib ak GR-2.1.1-2 Endèks Espesifikasyon Materyèl Tiyo nan ASME B31 pou seleksyon materyèl akseptab pou sèvis H2. Tiyo se yon bon kote pou kòmanse.
Avèk yon pwa atomik estanda 1.008 inite mas atomik (amu), idwojèn se eleman ki pi lejè e ki pi piti sou tablo peryodik la, e pakonsekan li gen yon gwo tandans pou l koule, sa ki ka gen konsekans devastatè, mwen ta ajoute. Se poutèt sa, sistèm tiyo gaz la dwe fèt yon fason pou limite koneksyon mekanik yo epi amelyore koneksyon ki vrèman nesesè yo.
Lè w ap limite pwen flit potansyèl yo, sistèm nan ta dwe soude nèt, eksepte koneksyon bride sou ekipman, eleman tiyo ak ekipman yo. Yo ta dwe evite koneksyon file otank posib, si se pa nèt. Si ou pa ka evite koneksyon file pou nenpòt rezon, li rekòmande pou angaje yo nèt san selan file epi sele soudi a. Lè w ap itilize tiyo asye kabòn, jwenti tiyo yo dwe soude bout a bout epi trete chalè apre soudi (PWHT). Apre soudi, tiyo ki nan zòn ki afekte pa chalè a (HAZ) ekspoze a atak idwojèn menm nan tanperati anbyen. Pandan ke atak idwojèn rive prensipalman nan tanperati ki wo, etap PWHT la pral diminye nèt, si se pa elimine, posibilite sa a menm nan kondisyon anbyen.
Pwen fèb sistèm soude a se koneksyon bride a. Pou asire yon wo nivo sere nan koneksyon bride yo, yo ta dwe itilize garnitur Kammprofile (fig. 4) oswa yon lòt fòm garnitur. Fabrike prèske menm jan an pa plizyè manifaktirè, kousinen sa a padone anpil. Li konsiste de bag metal dantle ki antremele ant materyèl sele mou ak deformab. Dan yo konsantre chaj boulon an nan yon zòn ki pi piti pou bay yon anfòm sere ak mwens estrès. Li fèt yon fason pou li ka konpanse pou sifas bride inegal yo ansanm ak kondisyon fonksyònman ki varye.
Figi 4. Joint Kammprofile yo gen yon nwayo metal ki kole sou tou de bò yo ak yon materyèl mou pou ranpli.
Yon lòt faktè enpòtan nan entegrite sistèm nan se valv la. Fwit alantou sele tij la ak flan kò a se yon pwoblèm reyèl. Pou anpeche sa, li rekòmande pou chwazi yon valv ki gen yon sele souflèt.
Sèvi ak yon tiyo asye kabòn School 80 1 pous. Nan egzanp nou anba a, si nou konsidere tolerans fabrikasyon, korozyon ak tolerans mekanik yo an akò ak ASTM A106 Gr B, nou ka kalkile presyon maksimòm admisib la (MAWP) an de etap nan tanperati ki rive jiska 300°F (Remak: Rezon ki fè yo di "...pou tanperati ki rive jiska 300ºF..." se paske estrès admisib (S) materyèl ASTM A106 Gr B a kòmanse deteryore lè tanperati a depase 300ºF.(S), kidonk Ekwasyon (1) an mande pou ajiste a tanperati ki pi wo pase 300ºF.)
An referans ak fòmil (1), premye etap la se kalkile presyon teorik pete tiyo a.
T = epesè miray tiyo a mwens tolerans mekanik, korozyon ak fabrikasyon, an pous.
Dezyèm pati pwosesis la se kalkile presyon maksimòm travay otorize Pa nan tiyo a lè w aplike faktè sekirite S f la nan rezilta P a dapre ekwasyon (2) la:
Kidonk, lè w ap itilize materyèl 1″ school 80, presyon pete a kalkile jan sa a:
Apre sa, yo aplike yon Sf sekirite 4 dapre Rekòmandasyon ASME pou Veso Presyon Seksyon VIII-1 2019, Paragraf 8. Yo kalkile UG-101 jan sa a:
Valè MAWP ki rezilta a se 810 psi. pous la refere a tiyo sèlman. Koneksyon bride a oswa konpozan ki gen pi ba evalyasyon nan sistèm nan pral faktè detèminan pou detèmine presyon admisib nan sistèm nan.
Selon ASME B16.5, presyon maksimòm pou travay ki otorize pou ekipman bride asye kabòn 150 se 285 psi. pous nan yon tanperati -20°F rive 100°F. Klas 300 gen yon presyon maksimòm pou travay ki otorize ki se 740 psi. Sa a pral faktè limit presyon sistèm nan dapre egzanp spesifikasyon materyèl ki anba a. Epitou, se sèlman nan tès idrostatik, valè sa yo ka depase 1.5 fwa.
Kòm yon egzanp sou yon spesifikasyon materyèl debaz pou asye kabòn, yon spesifikasyon pou liy sèvis gaz H2 k ap opere nan yon tanperati anbyen anba yon presyon konsepsyon 740 psi. pous, ka genyen egzijans materyèl yo montre nan Tablo 2. Men kalite ki ka mande atansyon pou enkli nan spesifikasyon an:
Apa de tiyo a li menm, gen anpil eleman ki fòme sistèm tiyo a tankou ekipman, tiyo, ekipman liy, elatriye. Pandan ke anpil nan eleman sa yo pral mete ansanm nan yon tiyo pou diskite yo an detay, sa ap mande plis paj pase sa ki ka akomode. Atik sa a.