Kodėl svarbus korozijai atsparus mechaninis sandariklis

Įvadas

Cheminio perdirbimo, rafinavimo ir kitose skysčių tvarkymo sistemose sandariklių gedimai dažnai prasideda nuo korozijos gerokai anksčiau, nei atsiranda matomas nuotėkis. Korozijai atsparus mechaninis sandariklis skirtas išlaikyti sandarinimo paviršius, metalines dalis ir elastomerus stabilius, kai jie veikiami rūgščių, tirpiklių, angliavandenilių ir abrazyvinių medžiagų. Jo vertė neapsiriboja ilgesniu tarnavimo laiku: jis padeda kontroliuoti neorganizuotus išmetamuosius teršalus, apsaugo įrangos patikimumą ir sumažina neplanuotų išjungimų ar saugos incidentų riziką. Toliau pateikiamame aptarime paaiškinama, kaip šie sandarikliai riboja nuotėkį, kokios medžiagos daro juos veiksmingus atšiaurioje aplinkoje ir kodėl jie yra būtini tiek atitikčiai reikalavimams, tiek veikimo efektyvumui užtikrinti.

Kodėl svarbūs korozijai atsparūs mechaniniai sandarikliai

Agresyvioje cheminių medžiagų ir angliavandenilių perdirbimo aplinkoje besisukančios įrangos sistemos vientisumas labai priklauso nuo jos sandarinimo mechanizmų. Atsparus korozijaimechaninis sandariklisyra sukurtas taip, kad atlaikytų agresyvių proceso skysčių ardantį poveikį ir būtų pagrindinis barjeras nuo neorganizuotų išmetamųjų teršalų ir katastrofiškų skysčių nuostolių. Skirtingai nuo standartinių sandariklių, kurie gali greitai suirti, veikiami rūgščių, bazių ar abrazyvinių srutų, atsparūs korozijai variantai išlaiko tikslią paviršiaus topografiją ir struktūrinį vientisumą esant ekstremaliam cheminiam poveikiui.

Pramoninį šių specializuotų sandariklių poreikį lemia griežti aplinkosaugos reglamentai ir didelės neplanuotų prastovų išlaidos. Pavyzdžiui, įmonės, kurioms taikomas EPA 21 metodas, privalo išlaikyti nekontroliuojamų išmetamųjų teršalų ribas griežtai žemiau 500 milijoninių dalių (ppm) – rodiklio, kurio neįmanoma pasiekti, jei sandarinimo komponentai aktyviai tirpsta arba susidaro duobės. Naudojant pažangią metalurgiją ir didelio našumo elastomerus, korozijai atsparūs sandarikliai užtikrina, kad perdirbimo įmonės atitiktų atitikties standartus, kartu apsaugodamos personalą nuo lakiųjų ar toksiškų cheminių medžiagų poveikio.

Kaip korozijai atsparūs sandarikliai sumažina nuotėkį

Pagrindinis mechaninio sandariklio veikimo principas remiasi mikroskopinės skysčio plėvelės palaikymu tarp dviejų labai nupoliruotų sandarinimo paviršių. Siekiant išvengti nuotėkio, šie paviršiai turi išlikti plokšti ir 2–3 helio šviesos juostų ribose (maždaug 0,000023–0,000035 colio). Kai sandariklis chemiškai nesuderinamas su proceso skysčiu, vienoda arba lokalizuota korozija pakeičia šią svarbią topografiją. Taškinė korozija sukuria mikroskopinius kanalus sandarinimo paviršiuose, o plyšinė korozija pažeidžia O žiedo griovelius, leisdama proceso skysčiui apeiti antrinius dinaminius sandarinimo elementus.

Korozijai atsparūs mechaniniai sandarikliai sumažina šiuos gedimų režimus, nes naudoja inertiškas medžiagas, kurios nereaguoja su pumpuojama terpe. Išsaugodami tikslų pagrindinių paviršių užapvalinimą ir metalinių detalių matmenų tolerancijas, šie sandarikliai palaiko optimalų skysčio plėvelės storį. Tai apsaugo nuo perėjimo nuo ribinio tepimo prie sausos trinties, taip pašalindami terminį deformavimąsi ir pūslių susidarymą, kurie paprastai būna prieš katastrofišką nuotėkį.

Kokioms darbo aplinkoms reikalingas atsparumas korozijai

Būtinybė užtikrinti puikų cheminį atsparumą apima daugelį sunkiosios pramonės šakų, ypač ten, kur yra itin didelis pH lygis arba didelė halogenidų koncentracija. Chloro šarmų sektoriuje įranga dažnai apdoroja šlapias chloro dujas, natrio hipochloritą ir koncentruotą natrio hidroksidą, kurio pH lygis viršija 13. Standartiniai 300 serijos nerūdijantys plienai tokiomis sąlygomis greitai patiria chloridų įtempio korozijos įtrūkimus, todėl reikalingi egzotiški lydiniai.

Panašiai,jūrinės naftos ir dujų platformosįprastai apdoroja rūgščią žaliavinę naftą, kurioje yra daug vandenilio sulfido (H2S) ir abrazyvinio smėlio. Celiuliozės ir popieriaus gamyklose naudojami juodųjų šarmų ir chloro dioksido balinimo etapai – aplinka, pagarsėjusi tuo, kad sukelia stiprią vienodą koroziją. Šiose srityse skysčių chemija dinamiškai pašalina pasyvius oksido sluoksnius nuo standartinių metalų, todėl inžineriniai korozijai atsparūs sandarikliai yra absoliutus eksploatacinis reikalavimas siekiant išlaikyti vidutinį gedimų laiką (MTBF), priimtiną nepertraukiamai gamybai.

Kas apibrėžia korozijai atsparų mechaninį sandariklį

Atsparus korozijai mechaninis sandariklis apibrėžiamas pagal trijų pagrindinių jo komponentų grupių – pirminių besisukančių ir stacionarių paviršių, metalinių konstrukcinių komponentų ir antrinių elastomerinių sandariklių – sinergetinį cheminį suderinamumą. Mechaninis sandariklis yra toks pat tvirtas, koks yra jo pažeidžiamiausias komponentas; labai atsparus silicio karbido paviršius tampa nenaudingas, jei atraminis O žiedas išsipučia arba metalinė liaukos plokštė ištirpsta.

Kurios paviršiaus, metalo ir elastomerų medžiagos turi įtakos atsparumui korozijai?

Medžiagų pasirinkimas lemia sandariklio eksploatavimo laiką agresyvioje terpėje. Pirminiams paviršiams sukepintas alfa silicio karbidas (SiC) yra pramonės standartas, užtikrinantis plataus spektro cheminį atsparumą, išlaikant stabilumą pH diapazone nuo 0 iki 14. Labai šarminiuose įrenginiuose, kur SiC gali būti veikiamas grūdelių ribos, naudojamos specializuotos rūšys arba volframo karbidas (WC) su nikelio rišikliu, o ne korozijai jautriu kobalto rišikliu.

Metalinius komponentus, įskaitant liauką, įvorę ir spyruokles, dažnai reikia atnaujinti nuo standartinio 316SS. Didelio nikelio kiekio lydiniai, tokie kaip Hastelloy C-276, titanas arba Alloy 20, naudojami siekiant kovoti su taškiniu ir įtempio korozijos įtrūkimu chloridų gausioje arba sieros rūgšties aplinkoje. Antriniam sandarinimui elastomerai turi būti atsparūs cheminiam brinkimui ir išstūmimui. Perfluorelastomerai (FFKM) užtikrina beveik universalų cheminį suderinamumą, pranokdami standartinius FKM arba EPDM variantus atšiauriose tirpiklių naudojimo srityse.

Kaip chemija, temperatūra, slėgis ir veleno greitis veikia našumą

Cheminis atsparumas nėra statinė savybė; jis labai priklauso nuo eksploatacinių kintamųjų. Arrhenius lygtis diktuoja, kad cheminių reakcijų, įskaitant koroziją, greitis maždaug padvigubėja kas 10 °C (18 °F) temperatūros padidėjimo. Metalas arba elastomeras, kuris kambario temperatūroje pasižymi puikiu atsparumu 10 % sieros rūgšties tirpalui, gali greitai suirti esant 90 °C temperatūrai. Todėl terminiai parametrai turi būti griežtai vertinami kartu su skysčių chemija.

Slėgis ir veleno greitis dar labiau padidina korozijos riziką, sukeldami mechaninį įtempį ir lokalizuotą šilumos susidarymą. Aukšto slėgio taikymas, kuris sunkiosios paskirties siurbliuose dažnai viršija 1200 psig, pagreitina plyšinę koroziją, nes agresyvūs skysčiai stumdomi giliau į mikroįtrūkimus. Didelis veleno greitis padidina skysčio plėvelės šlyties greitį, padidindamas paviršiaus temperatūrą ir lokaliai pagreitindamas cheminį poveikį sandarinimo paviršiams – šis reiškinys žinomas kaip termocheminė degradacija.

Kaip atskirti korozijos pažeidimus nuo nusidėvėjimo ir sauso veikimo

Tiksli gedimų analizė yra labai svarbi siekiant išvengti pakartotinių gedimų. Norint atskirti koroziją nuo mechaninio nusidėvėjimo ar sausojo veikimo, reikia ištirti konkrečią pažeidimo morfologiją. Korozija paprastai pasireiškia kaip duobėtas paviršius, bendras metalinių komponentų plonėjimas arba cheminis išplovimas. Pavyzdžiui, kai kobalto rišiklis volframo karbido paviršiuose yra chemiškai išplaunamas, paviršius atrodo matinis ir šiurkštus liečiant, todėl susidaro porėtas paviršius, kuris negali išlaikyti skystos plėvelės.

Priešingai, sausas veikimas sukelia aiškius terminius pažeidimus, tokius kaip karščio sutrūkinėjimai (smulkūs radialiniai įtrūkimai sandarinimo paviršiuje) arba stiprus pūslių susidarymas anglies grafito paviršiuose. Abrazyvinis dilimas pasireiškia giliais, koncentriniais grioveliais išilgai kontaktinių paviršių. Jei O žiedas sugenda dėl cheminio nesuderinamumo, jis išsipučia, tampa trapus arba išspaudžiamas, o dėl terminio degradacijos O žiedas paprastai sukietėja ir įgauna kvadratinį skerspjūvį. Šių konkrečių žymenų nustatymas užtikrina, kad vėlesni sandariklio atnaujinimai būtų skirti teisingam gedimo būdui nustatyti.

Kaip palyginti korozijai atsparių mechaninių sandariklių variantus

Norint pasirinkti tinkamą sandariklį, reikia įvertinti tiek konstrukcines medžiagas, tiek mechaninę konfigūraciją. Sandariklio fizinė konstrukcija lemia, kaip vidiniai komponentai yra veikiami proceso skysčio, o tai reiškia, kad strateginis konfigūracijos pasirinkimas kartais gali sumažinti brangiausių egzotinių lydinių poreikį.

Kokius palyginimo kriterijus pirkėjai turėtų naudoti

Pirkėjai ir patikimumo inžinieriai turi įvertinti korozijai atsparius mechaninius sandariklius naudodami techninių ir komercinių kriterijų matricą. Pagrindinis rodiklis yra gyvavimo ciklo sąnaudos (LCC), kurios palygina pradines kapitalo išlaidas su numatomu vidutiniu laiku tarp gedimų (MTBF). Aukščiausios kokybės sandariklis iš pradžių gali kainuoti tris kartus daugiau, tačiau gali pailginti MTBF nuo 6 mėnesių iki daugiau nei 36 mėnesių, taip smarkiai sumažindamas ilgalaikes išlaidas.

Kitas svarbus kriterijus yra atitiktis pramonės standartams, tokiems kaip API 682 (naftos, dujų ir chemijos pramonei). Pirkėjai turi nurodyti atitinkamą kategoriją (1, 2 arba 3) pagal siurblio dydį ir temperatūrą ir pasirinkti tinkamą sandarinimo išdėstymą. Be to, įvertinus tiekėjų galimybes, pvz., jų gebėjimą pateikti EN 10204 3.1 medžiagų atsekamumo sertifikatus, užtikrinama, kad nurodyti korozijai atsparūs lydiniai atitiktų tikslius metalurginius reikalavimus, būtinus konkrečiai taikymo sričiai.

Kuo skiriasi viengubi, dvigubi, kasetiniai ir padalinti sandarikliai

Pasirinkimas tarp viengubo, dvigubo, kasetinio ir padalinto sandariklio konfigūracijų iš esmės pakeičia sandariklio sąveiką su korozine aplinka. Viengubi sandarikliai tepimui reikalingi pumpuojamam proceso skysčiui, todėl kiekvienas komponentas turi būti visiškai chemiškai suderinamas su terpe. Nors viengubi sandarikliai yra pigesni pradinėje sąnaudoje, jie nesuteikia antrinio sulaikymo, jei pirminė skysčio plėvelė sugenda.

Dvigubi (dvigubi) sandarikliaiNaudokite suslėgtą arba neslėgtą barjerinį skystį tarp dviejų sandarinimo paviršių rinkinių. Palaikant barjerinio skysčio slėgį aukštesnį nei proceso terpės, vidiniai sandarinimo paviršiai yra sutepami švariu, nekoroziniu barjeriniu skysčiu, o ne agresyvia proceso chemine medžiaga. Ši konfigūracija izoliuoja trapias spyruokles ir vidinę metalurgiją nuo korozinės aplinkos, veiksmingai užkertant kelią cheminiam poveikiui ir užtikrinant nulinį pavojingų teršalų išmetimą.

Kasetiniai sandarikliai yra iš anksto surinkti mazgai, kuriuos sudaro sandariklis, liauka ir įvorė. Jie panaikina tikslių montavimo matavimų poreikį, todėl žymiai sumažina žmogiškąsias klaidas techninės priežiūros metu – tai yra labai svarbus veiksnys tvarkant pavojingas chemines medžiagas. Padalinti sandarikliai leidžia montuoti neišmontuojant siurblio korpuso ar variklio, o tai labai naudinga didelėms įrangoms. Tačiau padalyti sandarikliai paprastai turi mažesnius slėgio apribojimus (dažnai ribojamus iki 150 psig) ir yra mažiau tinkami labai toksiškiems koroziniams skysčiams dėl jų elastomeriniuose komponentuose esančių padalytų linijų.

Kaip pasirinkti ir apsaugoti tinkamą sandariklį

Net ir pažangiausias korozijai atsparus mechaninis sandariklis per anksti suges, jei bus netinkamai pritaikytas arba veikiamas nepalankių eksploatavimo sąlygų, viršijančių jo projektines ribas. Sėkmingam įdiegimui reikalingas kruopštus duomenų rinkimas pirkimo etape, o po to griežtas aplinkos kontrolės praktikos laikymasis eksploatacijos metu.

Kokių programų duomenų inžinerijos ir pirkimų komandoms reikia

Norint nustatyti optimalų sandariklį, inžinerijos ir pirkimų komandos turi surinkti išsamius taikymo duomenis. Skysčio sudėtis turi būti išsami, įskaitant mikroelementus ir pereinamąsias sąlygas, nes vos 1 % vandenilio fluorido rūgšties ar chloridų koncentracija gali radikaliai pakeisti medžiagų suderinamumą. Turi būti dokumentuotas savitasis tankis, garų slėgis ir klampumas darbinėje temperatūroje (kuri cheminio apdorojimo metu dažnai gali viršyti 400 °F / 204 °C).

Mechaninės įrangos duomenys yra ne mažiau svarbūs. Komandos turi pateikti siurblio veleno greitį (RPM), įdarinės dėžės matmenis ir įrangos būklės tolerancijas. Kad didelio našumo sandariklis tinkamai veiktų, siurblio veleno išlinkis paprastai neturėtų viršyti 0,002 colio bendro indikatoriaus rodmens (TIR), o veleno laisvumas turi būti mažesnis nei 0,005 colio. Nesugebėjus pateikti tikslių įrangos duomenų, sandariklių konstrukcijos patiria per didelę vibraciją, o tai panaikina atsparių korozijai medžiagų privalumus.

Kaip testavimas, standartai ir tiekėjų palaikymas veikia atranką

Tiekėjų palaikymas...ir griežtų bandymų standartų laikymasis patvirtina pasirinkto sandariklio patikimumą. Geros reputacijos gamintojai savo sandariklius bando hidrostatiniu būdu, paprastai 1,5 karto didesniu slėgiu nei maksimalus projektinis slėgis, kad užtikrintų metalinių komponentų ir O žiedo griovelių vientisumą veikiant įtempiui. Kvalifikacijos bandymai pagal API 682 gaires imituoja dinamines eksploatavimo sąlygas, pateikdami empirinius sandariklio nuotėkio greičio ir terminio stabilumo įrodymus.

Be to, tiekėjų inžinerinė pagalba yra gyvybiškai svarbi norint rasti sudėtingus kompromisus dėl medžiagų. Patyręs tiekėjas ne tik parduos brangų lydinį, bet ir išanalizuos sistemą, kad nustatytų, ar konstrukcijos pakeitimas, pavyzdžiui, perėjimas nuo vieno sandariklio prie dvigubo sandariklio su specialiu barjeriniu skysčiu, galėtų užtikrinti geresnę apsaugą ir ilgesnį tarnavimo laiką nei pasikliaujant vien egzotiška metalurgija.

Kokie įrengimo, praplovimo ir stebėjimo metodai prailgina sandariklio tarnavimo laiką

Korozijai atsparaus sandariklio eksploatavimo laikas gerokai pailgėja naudojant tinkamus API vamzdynų planus, skirtus sandariklio mikroaplinkai valdyti. Pavieniams sandarikliams, dirbantiems su koroziniais skysčiais su suspenduotomis kietosiomis dalelėmis, API 32 planas užtikrina nuolatinį švaraus, suderinamo išorinio skysčio tiekimą, nustumdamas agresyvią terpę nuo sandarinimo paviršių ir spyruoklių.

Dvigubiems sandarikliams, skirtiems labai toksiškoms arba korozinėms terpėms, naudojamas API 53A, 53B arba 53C planas, skirtas tiekti slėginį barjerinį skystį.

Kaip pateisinti investicijas į korozijai atsparų mechaninį sandariklį

Svarbiausios išvados

• Svarbiausios išvados ir korozijai atsparaus mechaninio sandariklio pagrindimas
• Prieš įsipareigojant verta patikrinti specifikacijas, atitiktį ir rizikos patikrinimus
• Praktiniai tolesni žingsniai ir įspėjimai, į kuriuos skaitytojai gali kreiptis nedelsdami

Dažnai užduodami klausimai

Kas daro mechaninį sandariklį atsparų korozijai?

Jame naudojamos chemiškai suderinamos paviršiaus medžiagos, metalinės dalys ir elastomerai. Įprasti atnaujinimai apima SiC paviršius, Hastelloy arba titano detales ir FFKM arba tinkamus elastomerus, pritaikytus pumpuojamam skysčiui.

Kada man reikia korozijai atsparaus mechaninio sandariklio?

Naudokite vieną rūgštims, šarmams, chloridams, rūgščiams skysčiams, tirpikliams arba abrazyvinėms suspensijoms siurbti. Tai ypač svarbu chemijos, naftos ir dujų, kasybos, celiuliozės ir popieriaus, jūriniuose ir vandens valymo siurbliuose.

Kaip atsparumas korozijai sumažina sandariklio nuotėkį?

Tai apsaugo nuo skylių susidarymo, įtrūkimų susidarymo ir elastomerų pažeidimų, kurie sutrikdo sandarinimo paviršius. Tai padeda išlaikyti ploną skysčio plėvelę, sumažinti šilumos kaupimąsi ir kontroliuoti nuotėkį bei išmetamųjų teršalų kiekį.

Kokios medžiagos dažniausiai parenkamos darbui su agresyviomis cheminėmis medžiagomis?

SiC plačiai naudojamas sandarinimo paviršiams. Metalinėms detalėms gali reikėti „Hastelloy C-276“, „Alloy 20“ arba titano, o FFKM, FKM arba EPDM parenkami atsižvelgiant į faktinį cheminių medžiagų ir temperatūros poveikį.

Ar „Victor Seals“ gali tiekti korozijai atsparius originalių įrenginių gamintojų (OEM) siurblių sandariklių pakaitalus?

Taip. „Victor Seals“ tiekia originalios įrangos gamintojams (OEM) suderinamus ir pakaitinius mechaninius sandariklius tokiems prekių ženklams kaip IMO, „Alfa Laval“, „Grundfos“, „APV“, „Flygt“, „Fristam“, „Lowara“ ir „Allweiler“, skirtus priežiūros ir remonto poreikiams.