Ev nirxandin ji bo sêwirana ewledar a pergalên boriyan ji bo belavkirina hîdrojenê pêşniyaran peyda dike.
Hîdrojen şilekek pir firîner e ku meyla wê ya rijandinê pir zêde ye. Ew tevlîheviyek pir xeternak û kujer a meylan e, şilekek firîner e ku kontrolkirina wê dijwar e. Ev meyl in ku dema hilbijartina materyal, gasket û mohr, û her weha taybetmendiyên sêwirana pergalên weha têne hesibandin. Ev mijarên li ser belavkirina H2-ya gazê mijara vê nîqaşê ne, ne hilberîna H2, H2-ya şile, an H2-ya şile (li milê rastê binêre).
Li vir çend xalên sereke hene ku ji we re bibin alîkar ku hûn tevliheviya hîdrojen û H2-hewayê fam bikin. Hîdrojen bi du awayan dişewite: şewitandin û teqîn.
Şewitandin. Şewitandin moda şewitandinê ya hevpar e ku tê de agir bi leza subsonîk di nav tevlihevê de derbas dibe. Ev, bo nimûne, dema ku ewrek azad a tevliheviya hîdrojen-hewayê ji hêla çavkaniyek piçûk a şewatê ve tê vêxistin çêdibe. Di vê rewşê de, agir dê bi leza deh heta çend sed lingan di çirkeyê de biçe. Berfirehbûna bilez a gaza germ pêlên zextê diafirîne ku hêza wan bi mezinahiya ewr re rêjeyî ye. Di hin rewşan de, hêza pêla şokê dikare têra zirarê bide avahiyên avahiyê û tiştên din ên di rêya xwe de û bibe sedema birîndarbûnê.
biteqe. Dema ku teqiya, agir û pêlên şokê bi leza supersonîk di nav tevlihevê re derbas bûn. Rêjeya zextê di pêla teqînê de ji teqînê pir mezintir e. Ji ber hêza zêde, teqîn ji bo mirovan, avahiyan û tiştên nêzîk xeternaktir e. Şewitandina normal dema ku di cîhek teng de tê vêxistin dibe sedema teqînê. Di deverek wusa teng de, şewat dikare ji ber kêmtirîn mîqdara enerjiyê çêbibe. Lê ji bo teqîna tevliheviyek hîdrojen-hewayê di cîhek bêdawî de, çavkaniyek şewatê ya bihêztir hewce ye.
Rêjeya zextê li seranserê pêla teqînê di tevliheviya hîdrojen-hewayê de nêzîkî 20 e. Di zexta atmosferîk de, rêjeya 20 300 psi ye. Dema ku ev pêla zextê li tiştekî sabît dikeve, rêjeya zextê digihîje 40-60. Ev ji ber vegera pêla zextê ji astengiyeke sabît e.
Meyla rijandinê. Ji ber vîskozîteya xwe ya kêm û giraniya xwe ya molekulî ya kêm, gaza H2 xwedî meyla rijandinê ye û heta di nav materyalên cûrbecûr de derbas dibe an jî derbas dibe.
Hîdrojen 8 caran ji gaza xwezayî, 14 caran ji hewayê, 22 caran ji propanê û 57 caran ji buxara benzînê siviktir e. Ev tê vê wateyê ku dema li derve were sazkirin, gaza H2 dê zû bilind bibe û belav bibe, û her nîşanên rijandinê kêm bike. Lê ew dikare şûrek dudevî be. Ger li ser sazkirinek derve ya li jor an jî li jêr bayê rijandina H2 bêyî lêkolînek tespîtkirina rijandinê berî rijandinê were kirin, dibe ku teqîn çêbibe. Di cîhek girtî de, gaza H2 dikare ji banê ber bi jêr ve bilind bibe û kom bibe, rewşek ku dihêle ku ew berî ku bi îhtîmala têkiliyê bi çavkaniyên şewatê yên nêzîkî erdê re bikeve, bi mîqdarên mezin kom bibe.
Agirê qezayî. Xweşewitandin diyardeyek e ku tê de tevlîheviyek gaz an buharê bêyî çavkaniyek derveyî ya şewatê bi awayekî xweber dişewite. Ew wekî "şewitandina xweber" an "şewitandina xweber" jî tê zanîn. Xweşewitandin bi germahiyê ve girêdayî ye, ne bi zextê.
Germahiya xweşewitandinê germahiya herî kêm e ku sotemeniyek berî şewitandinê, di nebûna çavkaniyek şewatê ya derveyî de, dema ku bi hewayê an jî bi madeyek oksîdker re têkilî datîne, bi xweber vêdixe. Germahiya xweşewitandina tozek yekane germahiya ku ew di nebûna madeyek oksîdker de bi xweber vêdixe ye. Germahiya xweşewitandina H2 ya gaz di hewayê de 585°C ye.
Enerjiya pêxistinê ew enerjiya pêwîst e ji bo destpêkirina belavbûna agir di nav tevliheviyek şewatbar de. Enerjiya pêxistina herî kêm ew enerjiya pêwîst e ji bo pêxistina tevliheviyek şewatbar a taybetî di germahî û zextek taybetî de. Enerjiya pêxistina şewqê ya herî kêm ji bo H2 ya gaz di 1 atm hewayê de = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
Sînorên teqînê ew rêjeyên herî zêde û herî kêm ên buhar, mij an tozan di hewa an oksîjenê de ne ku teqînek lê çêdibe. Mezinahî û geometrîya jîngehê, û her weha rêjeya sotemeniyê, sînoran kontrol dikin. "Sînorê teqînê" carinan wekî hevwateya "sînorê teqînê" tê bikar anîn.
Sînorên teqînê ji bo tevlihevên H2 di hewayê de 18.3 vol.% (sînorê jêrîn) û 59 vol.% (sînorê jorîn) ne.
Dema sêwirandina pergalên boriyan (Wêne 1), gava yekem ew e ku materyalên avahiyê yên ku ji bo her celeb şilavê hewce ne werin destnîşankirin. Û her şilav dê li gorî paragrafa ASME B31.3 were dabeş kirin. 300(b)(1) dibêje, "Xwediyê xanî berpirsiyar e ji bo destnîşankirina boriyên pola D, M, zexta bilind, û paqijiya bilind, û diyarkirina ka divê pergalek kalîteyê ya taybetî were bikar anîn an na."
Kategorîzekirina şilavan asta ceribandinê û celebê ceribandina pêwîst, û her weha gelek pêdiviyên din ên li ser bingeha kategoriya şilavê diyar dike. Berpirsiyariya xwediyê vê yekê bi gelemperî dikeve ser milê beşa endezyariyê ya xwediyê an jî endezyarek derveyî.
Her çend Koda Boriyên Pêvajoyê ya B31.3 ji xwediyê wê re nabêje ku kîjan materyal ji bo şilavek taybetî bikar bîne, lê ew rêbernameyê li ser hêz, stûrî û pêdiviyên girêdana materyalê peyda dike. Di pêşgotina kodê de du daxuyanî jî hene ku bi zelalî destnîşan dikin:
Û li ser paragrafa yekem a jorîn, paragrafa B31.3 berfirehtir bikin. 300(b)(1) jî dibêje: "Xwediyê sazkirina boriyek bi tenê berpirsiyar e ji bo pabendbûna bi vê Kodê û ji bo destnîşankirina pêdiviyên sêwirandin, çêkirin, vekolîn, teftîş û ceribandinê yên ku hemî destwerdana şilavê an pêvajoyên ku boriyek beşek ji wê ye, birêve dibin. Sazkirin." Ji ber vê yekê, piştî danîna hin qaîdeyên bingehîn ji bo berpirsiyariyê û pêdiviyên ji bo destnîşankirina kategoriyên karûbarê şilavê, em bibînin ka gaza hîdrojenê li ku derê cih digire.
Ji ber ku gaza hîdrojenê wekî şilekek firar tevdigere û rijandin jî dihewîne, gaza hîdrojenê dikare di bin kategoriya B31.3 de ji bo xizmeta şilekan wekî şilek normal an jî şilek Sınıfa M were hesibandin. Wekî ku li jor hatî destnîşan kirin, dabeşkirina destwerdana şilekan pêdiviyek xwediyê ye, bi şertê ku ew rêbernameyên ji bo kategoriyên bijartî yên ku di B31.3, paragraf 3 de hatine vegotin bicîh bîne. 300.2 Pênasînên di beşa "Xizmetên hîdrolîk" de. Pênasînên jêrîn ji bo xizmeta şileka normal û xizmeta şileka Sınıfa M ne:
"Xizmeta Şilava Normal: Xizmeta şilavê ji bo piraniya boriyan ku di bin vê kodê de ne derbasdar e, ango ne di bin rêziknameyên ji bo polên D, M, germahiya bilind, zexta bilind, an paqijiya şilava bilind de ye."
(1) Jehrbûna şilavê ewqas mezin e ku yek carî bi mîqdarek pir piçûk a şilavê ku ji ber rijandinê çêdibe, dikare bibe sedema birîndarbûna mayînde ya cidî ji bo kesên ku wê hilm dikin an jî pê re dikevin têkiliyê, her çend tedbîrên başbûnê yên tavilê werin girtin jî.
(2) Piştî nirxandina sêwirana boriyê, ezmûn, şert û mercên xebitandinê û cîhê wê, xwediyê wê diyar dike ku pêdiviyên ji bo karanîna normal a şilavê têrê nakin ku tengbûna pêwîst ji bo parastina personel ji rûbirûbûna bi tîrêjên tîrêjê peyda bikin.
Di pênaseya jorîn a M de, gaza hîdrojenê li gorî pîvanên benda (1) nayê ji ber ku ew wekî şilek jehrîn nayê hesibandin. Lêbelê, bi sepandina bendê (2), Kod destûrê dide dabeşkirina pergalên hîdrolîk di pola M de piştî berçavgirtina "... sêwirana boriyan, ezmûn, şert û mercên xebitandinê û cîh..." Xwediyê destûrê dide destnîşankirina destwerdana normal a şilavê. Pêdiviyên ji bo pêkanîna astek bilindtir a yekparebûnê di sêwirandin, çêkirin, vekolîn, kontrolkirin û ceribandina pergalên boriyên gaza hîdrojenê de têrê nakin.
Ji kerema xwe berî ku hûn li ser Korozyona Hîdrojenê ya Germahiya Bilind (HTHA) nîqaş bikin, li Tabloya 1 binêrin. Kod, standard û rêzikname di vê tabloyê de hatine rêzkirin, ku şeş belgeyên li ser mijara şikestina hîdrojenê (HE), anomalîyek korozyonê ya hevpar ku HTHA jî di nav de ye, dihewîne. OH dikare di germahiyên nizm û bilind de çêbibe. Wekî celebek korozyonê tê hesibandin, ew dikare bi çend awayan dest pê bike û bandorê li rêzek fireh ji materyalan jî bike.
HE xwedî formên cûrbecûr e, ku dikarin werin dabeş kirin wekî şikandina hîdrojenê (HAC), şikandina stresa hîdrojenê (HSC), şikandina korozyona stresê (SCC), şikandina korozyona hîdrojenê (HACC), bilbilên hîdrojenê (HB), şikandina hîdrojenê (HIC). )), şikandina hîdrojenê ya bi rêberiya stresê (SOHIC), şikandina pêşverû (SWC), şikandina stresa sulfîdê (SSC), şikandina herêma nerm (SZC), û korozyona hîdrojenê ya germahiya bilind (HTHA).
Di şêweya xwe ya herî hêsan de, şikestina hîdrojenê mekanîzmayek e ji bo hilweşandina sînorên dendikên metal, ku di encamê de ji ber ketina hîdrojena atomî dibe sedema kêmbûna nermbûnê. Rêbazên ku ev çêdibe cûrbecûr in û qismî bi navên wan ên têkildar têne destnîşankirin, wek HTHA, ku hîdrojena germahiya bilind û zexta bilind a hevdem ji bo şikestinê hewce ye, û SSC, ku hîdrojena atomî wekî gazên girtî û hîdrojen ji ber korozyona asîdê tê hilberandin, ew dikevin nav qutiyên metal, ku dikare bibe sedema şikestinê. Lê encama giştî wekî hemî rewşên şikestina hîdrojenê yên ku li jor hatine vegotin e, ku tê de hêza metalê ji ber şikestina di bin rêjeya stresê ya destûr de kêm dibe, ku di encamê de ji ber bêserûberiya şilavê zemînê ji bo bûyerek potansiyel karesatbar amade dike.
Ji bilî qalindahiya dîwar û performansa mekanîkî ya girêdanê, dema hilbijartina materyalan ji bo xizmeta gaza H2 du faktorên sereke hene ku divê werin berçavgirtin: 1. Têkiliya bi hîdrojena germahiya bilind (HTHA) û 2. Fikarên cidî yên li ser rijandina potansiyel. Her du mijar jî niha di bin nîqaşê de ne.
Berevajî hîdrojena molekulî, hîdrojena atomî dikare berfireh bibe, hîdrojenê bixe ber germahî û zextên bilind, û bingeha potansiyela HTHA biafirîne. Di bin van mercan de, hîdrojena atomî dikare di nav materyal an alavên boriyên pola karbonê de belav bibe, li wir ew bi karbonê di çareseriya metalî de reaksiyon dike da ku gaza metanê li sînorên dendikan çêbike. Gaz ji ber ku nikaribe bireve, berfireh dibe, di dîwarên boriyan an konteyneran de şikestin û qul çêdike - ev HTGA ye. Hûn dikarin encamên HTHA di Wêne 2 de bi zelalî bibînin ku şikestin û çîq di dîwarê 8 înç de diyar in. Beşa boriyê ya bi mezinahiya nominal (NPS) ku di bin van mercan de têk diçe.
Pola karbonê dikare ji bo xizmeta hîdrojenê were bikar anîn dema ku germahiya xebitandinê di bin 500°F de were parastin. Wekî ku li jor hate behs kirin, HTHA çêdibe dema ku gaza hîdrojenê di zexta qismî ya bilind û germahiya bilind de tê girtin. Pola karbonê nayê pêşniyar kirin dema ku tê payîn ku zexta qismî ya hîdrojenê li dora 3000 psi be û germahî ji dora 450°F jortir be (ku rewşa qezayê di Wêne 2 de ye).
Wekî ku ji nexşeya Nelson a guhertî ya di Şekil 3 de, ku qismî ji API 941 hatiye girtin, tê dîtin, germahiya bilind bandora herî mezin li ser zordana hîdrojenê dike. Dema ku bi pola karbonê re tê bikar anîn ku di germahiyên heta 500°F de dixebitin, zexta qismî ya gaza hîdrojenê dikare ji 1000 psi derbas bibe.
Wêne 3. Ev nexşeya Nelson a guhertî (ji API 941 hatîye adaptekirin) dikare ji bo hilbijartina materyalên guncaw ji bo xizmeta hîdrojenê di germahiyên cûda de were bikar anîn.
Di şekil 3 de, hilbijartina polayan nîşan dide ku garantî ye ku êrîşa hîdrojenê dûr bixin, li gorî germahiya xebitandinê û zexta qismî ya hîdrojenê. Polayên zengarnegir ên austenîtîk ji HTHA re bêhesas in û di hemî germahî û zextan de materyalên têrker in.
Pola zengarnegir a austenîtîk 316/316L ji bo sepanên hîdrojenê materyalê herî pratîkî ye û xwedî tomarên îsbatkirî ye. Her çend dermankirina germê ya piştî-qelandinê (PWHT) ji bo pola karbonê tê pêşniyar kirin da ku hîdrojena mayî di dema qelandinê de were kalsîn kirin û hişkbûna herêma bandorkirî ya germê (HAZ) piştî qelandinê kêm bike jî, ji bo pola zengarnegir a austenîtîk ne hewce ye.
Bandorên termotermal ên ji ber dermankirina germî û kaynakirinê bandorek hindik li ser taybetmendiyên mekanîkî yên pola zengarnegir ên austenîtîk dikin. Lêbelê, xebata sar dikare taybetmendiyên mekanîkî yên pola zengarnegir ên austenîtîk, wekî hêz û hişkbûnê, baştir bike. Dema ku lûleyan ji pola zengarnegir a austenîtîk têne tewandin û çêkirin, taybetmendiyên wan ên mekanîkî diguherin, di nav de kêmbûna plastîkbûna materyalê.
Eger pola zengarnegir a austenîtîk pêdivî bi şekildana sar hebe, germkirina di çareseriyê de (germkirin heta bi qasî 1045°C û dû re sarkirin an sarkirina bilez) dê taybetmendiyên mekanîkî yên materyalê vegerîne nirxên wan ên eslî. Ew ê veqetandina hevbendiyê, hesasiyetkirin û qonaxa sigma ya ku piştî xebata sar hatî bidestxistin jî ji holê rake. Dema ku hûn germkirina di çareseriyê de pêk tînin, hay ji xwe hebin ku sarkirina bilez dikare stresa mayî vegerîne nav materyalê heke bi rêkûpêk neyê bikar anîn.
Ji bo hilbijartinên materyalên qebûlkirî ji bo karûbarê H2 li tabloyên GR-2.1.1-1 Îndeksa Taybetmendiya Materyalên Meclîsa Lûleyan û GR-2.1.1-2 Îndeksa Taybetmendiya Materyalên Lûleyan di ASME B31 de binêre. Lûle cîhek baş e ku meriv dest pê bike.
Bi giraniya atomî ya standard a 1.008 yekîneyên giraniya atomî (amu), hîdrojen hêmana herî sivik û piçûk a li ser tabloya periyodîk e, û ji ber vê yekê meyla wê ya bilind a rijandinê heye, ku dibe ku encamên wêranker hebin, ez dikarim lê zêde bikim. Ji ber vê yekê, pergala boriyên gazê divê bi awayekî were sêwirandin ku girêdanên celebê mekanîkî sînordar bike û wan girêdanên ku bi rastî hewce ne baştir bike.
Dema ku xalên potansiyel ên rijandinê têne sînordarkirin, divê pergal bi tevahî were qelandin, ji bilî girêdanên flanşkirî yên li ser alavan, hêmanên boriyan û pêvekan. Divê ji girêdanên bi têl dûr bisekinin, heke ne bi tevahî be jî. Ger ji ber her sedemekê nikaribin ji girêdanên bi têl dûr bisekinin, tê pêşniyar kirin ku bêyî morkirina têl bi tevahî werin girêdan û dûv re qelandin were mohrkirin. Dema ku lûleya pola karbonê tê bikar anîn, divê girêdanên boriyan bi quncikê werin qelandin û piştî qelandinê bi germî werin dermankirin (PWHT). Piştî qelandinê, lûleyên di herêma bandorkirî ya germê (HAZ) de, tewra di germahiya hawîrdorê de jî, rastî êrîşa hîdrojenê tên. Her çend êrîşa hîdrojenê bi giranî di germahiyên bilind de çêdibe jî, qonaxa PWHT dê vê îhtîmalê bi tevahî kêm bike, heke ne ji holê rake, tewra di şert û mercên hawîrdorê de jî.
Xala lawaz a sîstema bi tevahî weldkirî girêdana flanşê ye. Ji bo misogerkirina pileya bilind a tengbûnê di girêdanên flanşê de, divê gasketên Kammprofile (wêne 4) an jî celebek din a gasketan werin bikar anîn. Ev balîf, ku ji hêla çend hilberîneran ve hema hema bi heman awayî hatî çêkirin, pir efûkar e. Ew ji zengilên dirandî yên hemî-metalî pêk tê ku di navbera materyalên mohrkirinê yên nerm û deformasyonê de hatine danîn. Diran barê boltê li deverek piçûktir kom dikin da ku bi kêmtir stresê re lihevhatinek teng peyda bikin. Ew bi awayekî hatî sêwirandin ku ew dikare rûyên flanşê yên nehevseng û her weha şert û mercên xebitandinê yên guherbar telafî bike.
Wêne 4. Gasketên Kammprofile xwedî navikek metalî ne ku li her du aliyan bi dagirtinek nerm ve girêdayî ye.
Faktorek din a girîng di yekparçeyiya pergalê de valv e. Derketinên li dora mohra stûnê û flanşên laş pirsgirêkek rastîn in. Ji bo pêşîgirtina li vê yekê, tê pêşniyar kirin ku valvek bi mohra şemitokî were hilbijartin.
Di mînaka me ya li jêr de, lûleya pola karbonê ya School 80 ya 1 înç bikar bînin, bi toleransên çêkirinê, korozyon û toleransên mekanîkî li gorî ASTM A106 Gr B, zexta xebatê ya herî zêde ya destûrdayî (MAWP) dikare di du gavan de di germahiyên heta 300°F de were hesab kirin (Nîşe: Sedema "...ji bo germahiyên heta 300ºF..." ev e ku stresa destûrdayî (S) ya materyalê ASTM A106 Gr B dest pê dike xirab bibe dema ku germahî ji 300ºF(S) derbas dibe, ji ber vê yekê Hevkêşeya (1) hewceyê Eyarkirina li germahiyên li jor 300ºF dike.)
Bi balkişandina ser formula (1), gava yekem hesabkirina zexta teqîna teorîk a boriyê ye.
T = qalindahiya dîwarê lûleyê bê toleransên mekanîkî, korozyon û çêkirinê, bi înçan.
Beşa duyem a pêvajoyê ew e ku zexta xebatê ya herî zêde ya destûrdayî Pa ya boriyê bi sepandina faktora ewlehiyê S f li ser encama P li gorî hevkêşeya (2) were hesabkirin:
Ji ber vê yekê, dema ku materyalê dibistana 80 ya 1 înç tê bikar anîn, zexta teqînê wiha tê hesibandin:
Dûvre li gorî Pêşniyarên Keştiyên Zextê yên ASME Beşa VIII-1 2019, Paragraf 8, Sf-ya ewlehiyê ya 4 tê sepandin. UG-101 wiha tê hesabkirin:
Nirxa MAWP ya encam 810 psi. înç e û tenê ji bo boriyê ye. Girêdana flanşê an pêkhateya bi rêjeya herî nizm di pergalê de dê faktora diyarker be di destnîşankirina zexta destûrdayî di pergalê de.
Li gorî ASME B16.5, zexta xebatê ya herî zêde ya destûrdayî ji bo 150 pêvekên flanşê yên pola karbonê 285 psi. înç li -20°F heta 100°F ye. Sınıfa 300 xwedî zexta xebatê ya herî zêde ya destûrdayî 740 psi ye. Ev dê faktora sînorê zextê ya pergalê be li gorî mînaka taybetmendiya materyalê ya li jêr. Her weha, tenê di ceribandinên hîdrostatîk de, ev nirx dikarin ji 1,5 carî zêdetir bibin.
Wekî mînakek ji taybetmendiya bingehîn a materyalê pola karbonê, taybetmendiya xeta karûbarê gaza H2 ku di germahiya hawîrdorê de li jêr zexta sêwiranê ya 740 psi. înç dixebite, dibe ku hewcedariyên materyalê yên ku di Tabloya 2-an de hatine nîşandan dihewîne. Cureyên jêrîn hene ku dibe ku hewceyê baldariyê bin ku di taybetmendiyê de werin zêdekirin:
Ji bilî boriyan bi xwe, gelek hêman hene ku pergala boriyan pêk tînin, wek pêvek, valf, alavên xetê, û hwd. Her çend gelek ji van hêmanan dê di boriyekê de werin danîn da ku bi hûrgilî li ser wan nîqaş were kirin jî, ev ê ji ya ku dikare were bicîhkirin bêtir rûpelan hewce bike. Ev gotar.