Gida ilustratu honek material polimeriko eta elastomeroekin gerta daitezkeen arazo arrunt batzuk erakusten ditu, zigilu eta osagai metalikoekin gertatzen direnekin alderatuta.
Osagai polimerikoen (plastiko eta elastomeroen) porrota eta haren ondorioak metalezko ekipoen hutsegite bezain larriak izan daitezke.Aurkeztutako informazioak industria-instalazioetan erabiltzen diren ekipoen osagai polimeroei eragiten dieten propietateetako batzuk deskribatzen ditu.Informazio hau ondare batzuei aplikatzen zaieO-eraztunak, hodi forratua, zuntzez indartutako plastikoa (FRP) eta hodi forratua.Sartzea, beira-tenperatura eta biskoelastikotasuna bezalako propietateen adibideak eta haien ondorioak eztabaidatzen dira.
1986ko urtarrilaren 28an, Challenger espazio transbordadorearen hondamendiak mundua harritu zuen.Leherketa O-ringa behar bezala zigilatu ez delako gertatu da.
Artikulu honetan deskribatutako akatsek industria-aplikazioetan erabiltzen diren ekipoetan eragina duten akats ez-metalikoen ezaugarri batzuk sartzen dituzte.Kasu bakoitzerako, polimeroen propietate garrantzitsuak eztabaidatzen dira.
Elastomeroek beira-trantsizio-tenperatura bat dute, hau da, "material amorfo bat, beira edo polimeroa adibidez, kristalezko egoera hauskor batetik harizko egoerara pasatzen den tenperatura" [1].
Elastomeroek konpresio-multzoa dute - "elastomero batek estrusio eta tenperatura jakin batean denbora-tarte finko baten ondoren berreskuratu ezin duen tentsioaren ehuneko gisa definitzen da" [2].Egilearen arabera, konpresioak kautxuak jatorrizko formara itzultzeko duen gaitasunari egiten dio erreferentzia.Kasu askotan, konpresioaren irabazia erabileran zehar gertatzen den hedapen batzuekin konpentsatzen da.Hala ere, beheko adibideak erakusten duen bezala, ez da beti horrela gertatzen.
1. akatsa: aire-tenperatura baxuak (36 °F) jaurti baino lehen Viton O-eraztun nahikorik ez izatea eragin zuen Space Shuttle Challenger-en.Hainbat istripu ikerketetan esan bezala: "50 °F-tik beherako tenperaturetan, Viton V747-75 O-ringa ez da nahikoa malgua proba-hutsunearen irekiera jarraitzeko" [3].Beira-trantsizio-tenperaturak Challenger O-eraztunak behar bezala zigilatzea eragiten du.
2. arazoa: 1. eta 2. irudietan agertzen diren zigiluak ura eta lurrunaren eraginpean daude batez ere.Zigiluak tokian bertan muntatu ziren etileno propileno dieno monomeroa (EPDM) erabiliz.Hala ere, fluoroelastomeroak (FKM) probatzen ari dira, hala nola Viton) eta perfluoroelastomeroak (FFKM), hala nola Kalrez O-ringak.Tamainak aldatu egiten diren arren, 2. irudian erakusten diren O-eraztun guztiak tamaina berekoak dira:
Zer gertatu da?Lurruna erabiltzea arazo bat izan daiteke elastomeroentzat.250 °F-tik gorako lurrun-aplikazioetarako, FKM eta FFKM hedapen- eta uzkurtze-deformazioak kontuan hartu behar dira paketatzearen diseinuaren kalkuluetan.Elastomero ezberdinek abantaila eta desabantaila batzuk dituzte, baita erresistentzia kimiko handia dutenek ere.Edozein aldaketak arreta zaindua behar du.
Elastomeroei buruzko ohar orokorrak.Oro har, elastomeroak 250 °F-tik gorako eta 35 °F-tik beherako tenperaturan erabiltzea espezializatua da eta baliteke diseinatzaileen ekarpena behar izatea.
Garrantzitsua da erabilitako konposizio elastomeroa zehaztea.Fourier transformatu infragorrien espektroskopia (FTIR) elastomero mota nabarmen bereizten ditu, hala nola, goian aipatutako EPDM, FKM eta FFKM.Hala ere, FKM konposatu bat beste batetik bereizteko probak zailak izan daitezke.Fabrikatzaile ezberdinek egindako O-ringek betegarri, bulkanizazio eta tratamendu desberdinak izan ditzakete.Horrek guztiak eragin handia du konpresio-multzoan, erresistentzia kimikoan eta tenperatura baxuko ezaugarrietan.
Polimeroek kate molekular luze eta errepikakorrak dituzte, zenbait likido haietan sartzen uzten dutenak.Egitura kristalinoa duten metalek ez bezala, molekula luzeak elkarri nahasten dira espageti egosi baten antzera.Fisikoki, ura/lurruna eta gasak bezalako molekula oso txikiak sar daitezke.Molekula batzuk nahikoa txikiak dira kate indibidualen arteko hutsuneetan sartzeko.
3. hutsegitea: normalean, hutsegiteen analisiaren ikerketa dokumentatzea piezen irudiak lortzen hasten da.Dena den, ostiralean jasotako plastiko zati lau, malgu eta gasolina usaina duen tutu borobil gogor bihurtu zen astelehenerako (argazkia atera zen ordua).Osagaia gasolindegi batean lur azpian dauden osagai elektrikoak babesteko erabiltzen den polietilenozko (PE) tutu-jaka bat da.Jaso zenuen plastikozko pieza malgu lauak ez zuen kablea babesten.Gasolina sartzeak aldaketa fisikoak eragin zituen, ez kimikoak - polietilenozko hodia ez zen deskonposatu.Hala ere, beharrezkoa da leundu gabeko hodiak barneratzea.
4. matxura. Industria-instalazio askok teflonez estalitako altzairuzko hodiak erabiltzen dituzte urak tratatzeko, azidoen tratamendurako eta metal kutsatzaileen presentzia baztertzen den lekuetan (adibidez, elikagaien industrian).Teflon estalitako hodiek altzairuaren eta estalduraren arteko espazio anularrera ura isurtzea ahalbidetzen duten irteerak dituzte.Hala ere, hodi forratuek iraupena dute luze erabili ondoren.
4. irudian hamar urte baino gehiagoz HCl hornitzeko erabili den tefloizko hodi bat ageri da.Altzairuzko korrosio-produktu kopuru handi bat metatzen da forruaren eta altzairuzko hodiaren arteko espazio eraztunean.Produktuak estaldura barrurantz bultzatu zuen, 5. Irudian ikusten den bezala kalteak eraginez. Altzairuaren korrosioa jarraitzen du hodiak ihes egiten hasi arte.
Horrez gain, teflon brida gainazalean creep gertatzen da.Creep deformazio gisa definitzen da (deformazioa) karga konstantean.Metalekin gertatzen den bezala, polimeroen arrastoa areagotu egiten da tenperatura igo ahala.Dena den, altzairua ez bezala, krep giro-tenperaturan gertatzen da.Seguruenik, brida gainazalaren sekzioa txikiagotzen den heinean, altzairuzko hodiaren torlojuak gehiegi estutzen dira eraztunaren pitzadura agertu arte, argazkian ageri den.Pitzadura zirkuluek altzairuzko hodia gehiago erakusten dute HCl.
5. hutsegitea: dentsitate handiko polietilenozko (HDPE) atorrak petrolioaren eta gasaren industrian erabili ohi dira altzairu herdoildutako ura injektatzeko lineak konpontzeko.Hala ere, erregulazio-eskakizun espezifikoak daude forruaren presioa arintzeko.6. eta 7. irudiek huts egindako forru bat erakusten dute.Balbula bakarreko estalki baten kalteak eraztunaren presioak barneko funtzionamenduaren presioa gainditzen duenean gertatzen dira - forruak huts egiten du sartzearen ondorioz.HDPE-ko estalkietarako, hutsegite hori saihesteko modurik onena hodiaren despresurizazioa azkar saihestea da.
Beira-zuntzezko piezen indarra murrizten da behin eta berriz erabiltzearekin.Hainbat geruza delaminatu eta pitzatu daitezke denborarekin.API 15 HR "Presio Handiko Beira-zuntzezko hodi lineala"-k presioaren % 20ko aldaketa proba eta konponketa muga dela adierazten du.Kanadako CSA Z662 Arauaren 13.1.2.8, Petrolio eta Gas Pipeline Systems, presio-gorabeherak hodiaren fabrikatzailearen presio-kalifikazioaren % 20tik behera mantendu behar direla zehazten du.Bestela, diseinuaren presioa % 50eraino murriztu daiteke.FRP eta FRP estaldurarekin diseinatzerakoan, karga ziklikoak hartu behar dira kontuan.
6. akatsa: ur gazia hornitzeko erabiltzen den beira-zuntzezko (FRP) hodiaren beheko aldea (orduetako 6ak) dentsitate handiko polietilenoz estalita dago.Huts egindako zatia, zati ona huts egin ondoren eta hirugarren osagaia (fabrikazio osteko osagaia ordezkatzen duena) probatu ziren.Bereziki, huts egin duen sekzioaren ebakidura tamaina bereko hodi aurrefabrikatu baten ebakidurarekin alderatu da (ikus 8 eta 9. irudiak).Kontuan izan huts egindako zehar-ebakiak fabrikatutako hodian ez dauden pitzadura intralaminar zabalak dituela.Deslaminazioa hodi berrietan zein hutsetan gertatu zen.Deslaminazioa ohikoa da beira-eduki handia duten beira-zuntzetan;Beira eduki handia indar handiagoa ematen du.Hodiak presio gorabehera handiak jasan zituen (% 20 baino gehiago) eta huts egin zuen karga ziklikoaren ondorioz.
9. Irudia Hona hemen amaitutako beira-zuntzaren beste bi ebakidura dentsitate handiko polietilenoz forratutako beira-zuntzezko hodi batean.
Instalazioan bertan, hodi zati txikiagoak konektatzen dira; konexio hauek funtsezkoak dira.Normalean, bi hodi zati batu egiten dira eta hodien arteko hutsunea "masillaz" betetzen da.Ondoren junturak zabalera zabaleko beira-zuntzezko errefortzuzko hainbat geruzatan bildu eta erretxinaz bustitzen dira.Junturaren kanpoko gainazalek altzairuzko estaldura nahikoa izan behar dute.
Material ez-metalikoak, hala nola forruak eta beira-zuntza, biskoelastikoak dira.Ezaugarri hau azaltzea zaila den arren, bere agerpenak ohikoak dira: normalean kalteak instalazioan gertatzen dira, baina isuriak ez dira berehala gertatzen.“Biskoelastikotasuna deformatzen denean propietate likatsuak eta elastikoak erakusten dituen material baten propietate bat da.Material likatsuek (esaterako, eztia) ebakidura-fluxuari aurre egiten diote eta denboran linealki deformatzen dira tentsioa aplikatzen denean.Material elastikoak (altzairua adibidez) berehala deformatuko dira, baina tentsioa kendu ondoren jatorrizko egoerara ere azkar itzuliko dira.Material biskoelastikoek bi propietateak dituzte eta, beraz, denboraren araberako deformazioa erakusten dute.Elastikotasuna normalean solido ordenatuetan plano kristalinoetan loturak luzatzearen ondorioz sortzen da, eta biskositatea material amorfo baten barruan atomoen edo molekulen difusioaren ondorioa da [4].
Beira-zuntz eta plastikozko osagaiek arreta berezia behar dute instalazioan eta manipulatzean.Bestela, pitzadura egin dezakete eta kalteak ez dira ageriko proba hidrostatikoa egin eta gero.
Beira-zuntzezko estalkien hutsegite gehienak instalazioan egindako kalteengatik gertatzen dira [5].Saiakuntza hidrostatikoa beharrezkoa da, baina ez du antzematen erabileran zehar gerta daitezkeen kalte txikiak.
10. Irudia. Hemen erakusten dira beira-zuntzezko hodien segmentuen arteko barruko (ezkerreko) eta kanpoko (eskuineko) interfazeak.
7. akatsa. 10. irudian beira-zuntzezko hodien bi atalen konexioa ikusten da.11. irudiak konexioaren sekzioa erakusten du.Hodiaren kanpoko gainazala ez zegoen behar bezain sendotu eta zigilatu, eta hodia hautsi egin zen garraioan.Loturak sendotzeko gomendioak DIN 16966, CSA Z662 eta ASME NM.2.
Dentsitate handiko polietilenozko hodiak arinak dira, korrosioarekiko erresistenteak eta gas- eta ur-hodietarako erabiltzen dira normalean, fabrika-guneetako su-mahukak barne.Linea hauetako hutsegite gehienak indusketa lanetan jasotako kalteekin lotzen dira [6].Hala ere, pitzadura-hazkuntza motela (SCG) porrota tentsio baxu samarretan eta tentsio minimoetan ere gerta daiteke.Txostenen arabera, "SCG 50 urteko diseinu-bizitza duen lurpeko polietilenozko (PE) kanalizazioetan hutsegite modu arrunta da" [7].
8. akatsa: 20 urte baino gehiago erabili ondoren SCG sortu da suaren mahukan.Bere hausturak ezaugarri hauek ditu:
SCG porrota haustura-eredua da: deformazio minimoa du eta eraztun zentrokide anitzen ondorioz gertatzen da.SCG eremua 2 x 1,5 hazbete gutxi gorabehera handitzen denean, pitzadura azkar hedatzen da eta ezaugarri makroskopikoak ez dira hain agerikoak (12-14 irudiak).Lineak astero % 10 baino gehiagoko karga-aldaketak izan ditzake.HDPE artikulazio zaharrak HDPE artikulazio zaharrak baino erresistenteagoak direla jakinarazi dute karga-gorabeheren ondorioz [8].Hala ere, dauden instalazioek SCG garatzea kontuan hartu beharko lukete HDPE suteen mahukak zahartzen diren heinean.
12. Irudia Argazki honek T-adarra hodi nagusiarekin gurutzatzen den erakusten du, gezi gorriak adierazten duen pitzadura sortuz.
Arroza.14. Hemen gertutik ikus dezakezu T itxurako adarraren haustura gainazala T formako hodi nagusiraino.Barruko gainazalean pitzadura nabariak daude.
Tarteko Bulk Ontziak (IBC) egokiak dira produktu kimiko kopuru txikiak gordetzeko eta garraiatzeko (15. Irudia).Hain dira fidagarriak, non erraz ahazten da haien hutsegiteak arrisku nabarmena izan dezakeela.Hala ere, MDS hutsegiteek finantza-galera handiak eragin ditzakete, horietako batzuk egileek aztertzen dituztenak.Hutsegite gehienak manipulazio desegokiaren ondorioz sortzen dira [9-11].IBC ikuskatzeko erraza dirudien arren, manipulazio desegokiaren ondorioz sortutako HDPEn pitzadurak antzematen zailak dira.Produktu arriskutsuak dituzten ontziratu gabeko ontziak maiz maneiatzen dituzten enpresetako aktiboen kudeatzaileentzat, kanpoko eta barneko ikuskapen erregularrak eta zorrotzak derrigorrezkoak dira.Estatu Batuetan.
Ultramoreak (UV) kalteak eta zahartzea nagusi dira polimeroetan.Horrek esan nahi du arretaz jarraitu behar ditugula O-ringak biltegiratzeko argibideak eta kontuan hartu behar ditugula kanpoko osagaien bizitzan duten eragina, hala nola, goialde irekiko tankeak eta urmaelaren estalkiak.Mantentze-aurrekontua optimizatu (minimizatu) behar badugu ere, beharrezkoa da kanpoko osagaiak nolabait ikuskatu, batez ere eguzki-argiaren eraginpean daudenak (16. irudia).
Beira-trantsizio-tenperatura, konpresio-multzoa, sartzea, giro-tenperaturako fluentzia, biskoelastikotasuna, pitzadura motela eta abar bezalako ezaugarriek zehazten dituzte pieza plastikoen eta elastomeroen errendimendu-ezaugarriak.Osagai kritikoen mantentze eraginkorra eta eraginkorra bermatzeko, propietate horiek kontuan hartu behar dira, eta polimeroek propietate horien berri izan behar dute.
Egileek eskerrak eman nahi dizkiete bezero eta lankide argiei euren aurkikuntzak industriarekin partekatzeagatik.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, 12. edizioa, Thomas Press International, Londres, Erresuma Batua, 1992.
2. Interneteko iturria: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Tenperaturaren eta O-Ring-aren gainazaleko tratamenduaren eragina Viton V747-75-ren zigilatzeko gaitasunean.NASAren Dokumentu Teknikoa 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Kanadako petrolio eta gas ekoizleentzako praktika onak (CAPP), "Using Reinforced Composite (Non-Metallic) Pipeline", 2017ko apirila.
6. Maupin J. eta Mamun M. Plastikozko Hodiaren Porrotaren, Arriskuen eta Arriskuen Analisia, 2009ko DOT Proiektua 194. zenbakia.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi eta Jingyan Zheng, Slow Crack Growth in Polyethylene: Finite Element Methods, 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M. eta Bryce, W., Fatigue of Plastic Water Pipe: Technical Review and Recommendations for Fatigue Design of PE4710 Pipe, Plastic Pipe Association-en izenean txosten teknikoa, 2012ko maiatza.
9. CBA/SIA Guidelines for the Storage of Liquids in Intermediate Bulk Containers, ICB 2. alea, 2018ko urrian Sarean: www.chemical.org.uk/wp-content/uploads/2018/11/ibc-guidance-issue-2- 2018-1.pdf.
10. Beale, Christopher J., Way, Charter, Causes of IBC Leaks in Chemical Plants - An Analysis of Operating Experience, Seminar Series No. 154, IChemE, Rugby, UK, 2008, online: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Caring for IBC Totes: Five Tips Them Last Make Up, Bulk Containers, IBC Totes, Sustainability-en argitaratua, blog.containerexchanger.com-en argitaratua, 2018ko irailaren 15ean.
Ana Benz IRISNDT-ko ingeniari nagusia da (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Kanada T6E 5T8; Telefonoa: 780-577-4481; Posta elektronikoa: [email protected]).Korrosio, hutsegite eta ikuskapen espezialista gisa lan egin zuen 24 urtez.Bere esperientzian ikuskapenak egitea ikuskapen teknika aurreratuak erabiliz eta landareak ikuskatzeko programak antolatzen ditu.Mercedes-Benz-ek prozesatzeko industria kimikoa, petrokimiko plantak, ongarri-lantegiak eta nikel-plantak mundu osoan, baita petrolioa eta gasa ekoizteko lantegiak ere.Materialen ingeniaritzan lizentziatu zen Venezuelako Simon Bolivar Unibertsitatean eta materialen ingeniaritza masterra British Columbiako Unibertsitatean.Kanadako Arau Orokorren Batzordeak (CGSB) proba ez-suntsitzaileen ziurtagiriak ditu, baita API 510 ziurtagiria eta CWB Group Level 3 ziurtagiria ere.Benz NACE Edmonton Exekutive Branch-eko kide izan zen 15 urtez eta aurretik hainbat kargutan aritu zen Edmonton Branch Canadian Welding Society-n.
NINGBO BODI SEALS CO., LTD-k MOTA GUZTIAK ekoitzi zituenFFKM ORING,FKM ORING KITAK ,
ONGI ETORRI HEMEN GUREKIN HARREMANETARA, ESKERRIK ASKO!
Argitalpenaren ordua: 2023-12-18