Разрушающее давление - мембрана
Cтраница 2
 |
Зависимость среднего разрушающего давления от размеров мембран из никеля НП-2 толщиной ( в мм. [16] |
Приведенные на рис. 45 - 56 зависимости среднего разрушающего давления от диаметра и толщины мембран из различных материалов могут быть использованы для предварительного определения толщины при заданных диаметре и разрушающем давлении мембран. [17]
При изготовлении и испытании мембран обязательно должны учитываться конкретные условия эксплуатации, в частности характер и длительность воздействия нагрузки, температурные условия, соотношение между рабочим давлением в защищаемом сосуде и разрушающим давлением мембраны. Исходными же характеристиками при определении работоспособности разрывной мембраны является среднее разрушающее давление и предельные его отклонения при кратковременном воздействии статической нагрузки в условиях обычных температур. [18]
Противодавление в сбросных трубопроводах не должно превышать 10 % разрушающего давления предохранительной мембраны. Если противодавление постоянно, то разрушающее давление мембраны должно быть назначено с учетом разности между максимально допустимым давлением в аппарате и противодавлением. Когда же противодавление изменяется, как правило, в случае, если сброс от нескольких предохранительных устройств осуществляется в общий коллектор, колебания противодавления не должны превышать 10 % максимально допустимого рабочего давления. [19]
Поскольку и предел прочности, который может быть определен путем гидростатических испытаний тонколистового материала, имеет значительную область рассеяния, то не может быть точного соответствия расчетных значений экспериментальным. Известны случаи, когда действительное разрушающее давление мембран, изготовленных по рекомендациям проектных организаций, превышало расчетное значение в 5 - 6 раз и более. Естественно, мембраны в этом случае выполняли роль заглушек, остававшихся совершенно неповрежденными после разрушения защищаемых аппаратов. Ни одна известная расчетная формула не позволяет оценить возможные предельные значения разрушающего давления предохранительной мембраны без соответствующих испытаний с доведением мембраны до разрушения. [20]
Поскольку предел прочности, который может быть определен путем гидростатических испытаний тонколистового материала, имеет значительную область рассеяния, то не может быть точного соответствия расчетных значений давления срабатывания экспериментальным. Известны случаи, когда действительное разрушающее давление мембран - превышало расчетное значение в 5 - 6 раз и более. Естественно, что такие мембраны выполняли роль заглушек, остававшихся совершенно неповрежденными после разрушения защищаемых аппаратов. [21]
При понижении температуры технологической среды повышается критическая нагрузка, которую воспринимает металлическая мембрана. Когда верхний обрез сбросного трубопровода открыт, то в зимнее время возможно обледенение мембранного узла, следствием которого является также значительное увеличение разрушающего давления мембраны. Если противодавление в сбросных трубопроводах постоянно, оно должно быть учтено при определении требуемого давления срабатывания мембранного предохранительного устройства. [22]
Для изготовления мембран следует применять лишь те материалы, которые не подвергаются коррозии в данной технологической среде при рабочих температуре и давлении. Материалы мембран должны обладать также достаточным сопротивлением ползучести и усталости в условиях эксплуатации; срок их службы должен быть ограничен промежутком времени, в течение которого разрушающее давление мембраны постоянно уменьшается, по еще не достигает значения рабочего давления в защищаемом аппарате. [23]
Для изготовления мембран должны применяться лишь те материалы, которые совершенно не подвергаются коррозии в данной технологической среде при рабочих температуре и давлении. Материалы мембран должны обладать также достаточным сопротивлением ползучести и усталости в условиях эксплуатации; срок их службы должен быть ограничен промежутком времени, в течение которого величина разрушающего давления мембраны, постоянно уменьшаясь, еще не достигает значения рабочего давления в защищаемом аппарате. [24]
Разрушающее давление предохранительных мембран зависит прежде всего от размера, конструкции и материала самой мембраны, а также от характеристик взрыва содержимого аппарата. В правилах Федерации обществ технического надзора ФРГ [67, 88, 133] указывается, что предохранительные мембраны должны предотвратить повышение давления в системе более чем на 10 % от максимально допустимого ( расчетного) давления. В нормах Американского общества инженеров-механиков [72, 277] указывается, что разрушающее давление мембраны должно быть не больше расчетного давления в аппарате при соответствующей температуре, а рабочий диаметр мембраны должен быть таким, чтобы давление после разрыва не превышало 110 % расчетного давления в обычных условиях и 120 % при воздействии огня и других источников тепла. Скорость срабатывания мембран при взрывах в аппаратах должна исчисляться миллисекундами. [25]
Особенно много недоразумений возникает при определении толщины предохранительной мембраны, обеспечивающей требуемое разрушающее давление. Как будет показано далее, существующие методы расчета вследствие неоправданных допущений и неопределенности данных, полагаемых в основу расчета, позволяют лишь весьма ориентировочно определить среднее значение толщины. Следовательно, расчетным путем при известных толщине, диаметре и материале можно определить приближенно среднее разрушающее давление мембраны. Разработка и осуществление программы создания и освоения предохранительных мембран высокой надежности для химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности осложняется многообразием условий эксплуатации мембран и обилием их типоразмеров, применяемых в настоящее время. [26]
Особенно много недоразумений возникает при определении толщины предохранительной мембраны, обеспечивающей получение требуемого разрушающего давления. Как будет показано далее, существующие методы расчета вследствие неоправданных допущений и неопределенности данных, полагаемых в основу расчета, позволяют лишь весьма ориентировочно определить среднее значение толщины. Таким образом, расчетным путем при известных толщине, диаметре и материале можно определить только весьма ориентировочно среднее разрушающее давление мембраны, предельные значения разрушающего давления останутся неизвестными, а без знания этих величин невозможно гарантировать нормальную работоспособность мембранного предохранительного устройства. Исследования предельных значений разрушающего давления открывают возможность для создания предохранительных мембран с заданной надежностью срабатывания. Данные, полученные нами при исследовании области рассеяния разрушающего давления в условиях обычных температур и обработанные с применением аппарата математической статистики и теории вероятностей, уже позволили получить обнадеживающие результаты и сделать соответствующие выводы о критериях надежности предохранительных мембран, изготовленных из различных материалов. На основании этих данных нами разработаны и в ряде производств уже успешно эксплуатируются мембранные предохранительные устройства нескольких типоразмеров с гарантированными пределами разрушающего давления. [27]
Если в процессе монтажа не обеспечено достаточное удельное давление на мембрану в месте ее крепления, это приводит к вытягиванию мембраны из-под зажима и увеличению ее разрушающего давления. Понижение температуры технологической среды повышает критическую нагрузку, которую воспринимает металлическая мембрана. Если верхний обрез сбросного трубопровода открыт, то в зимнее время возможно обледенение мембранного узла, последствием которого является также значительное увеличение разрушающего давления мембраны. Если противодавление в сбросных трубопроводах постоянно, оно должно быть учтено при назначении давления срабатывания мембранного предохранительного устройства. [28]
Коррозионностойкие неметаллические материалы при изготовлении предохранительных металлических мембран могут применяться в качестве защитных пленок и покрытий. Нанесение неметаллических покрытий на основную мембрану осуществляется обычно при сравнительно низких температурах и не оказывает заметного влияния на изменение разрушающего давления. Если же металлическая мембрана защищена от коррозионного поражения пленкой, то суммарное разрушающее давление должно определяться с учетом нагрузки, воспринимаемой защитным слоем. Пленка применяется также для защиты мембран от атмосферных воздействий. Во ВНИИТБХП были испытаны алюминиевые мембраны диаметром 50 мм, толщиной 0 1 мм с фторопластовой пленкой. Из этого следует, что если при определении суммарного разрушающего давления мембраны с пленкой, установленной с внутренней стороны, еще можно пренебречь разрушающей нагрузкой самой пленки, то в случае установки пленки с внешней стороны для защиты последней от атмосферных воздействий эту составляющую уже следует учитывать. [29]
При рассмотрении диаграммы растяжения плоской разрывной мембраны различаются область упругой деформации, область текучести и, наконец, разрушения. Радиус кривизны и толщина мембраны во время деформации непрерывно изменяются. Характер процесса деформации определяется формой диаграммы растяжения. Для точного расчета разрушающего давления необходимо знать форму мембраны в момент ее разрыва. Таким образом, в расчетные уравнения, предлагаемые многими авторами, было бы неправильно подставлять соответствующие значения радиуса кривизны и толщины мембраны в начальном состоянии. Кроме того, форма кривой растяжения зависит также от характера термической обработки материала мембраны. Таким образом, вследствие неопределенности данных, полагаемых в основу расчета, учесть различные факторы, влияющие на разрушающее давление мембраны, можно лишь экспериментальным путем. Большинство предлагаемых различными авторами расчетных методов являются либо слишком приближенными и не обеспечивают достаточной точности, либо требуют для получения ответа трудоемких вычислений. Кроме того, что имеющиеся расчетные зависимости сложны, громоздки и часто основываются на неоправданных допущениях, при расчете мембран мы встречаемся также со следующим парадоксом: чтобы провести относительно точный расчет, нужен эксперимент, но сам эксперимент уже отвечает на интересующие нас вопросы и позволяет обходиться без расчета. [30]
Страницы: 1 2