Neuspjesi pod pritiskom: uobičajeni uzroci i kako ih spriječiti

Plovila za pritisak su kritične komponente u industrijama kao što su nafta i plin, kemijska prerada, proizvodnja energije, farmaceutski proizvodi i proizvodnju hrane. Unatoč njihovoj važnosti, posude za pritisak mogu predstavljati teške sigurnosne opasnosti ako ne uspiju. Katastrofalni neuspjesi ne samo da dovode do prekida proizvodnje, već mogu rezultirati i ekološkim katastrofama i gubitkom ljudskog života.

1. Uobičajeni uzroci kvarova pod tlačnim posudama
1.1 Korozija i erozija
Korozija je kemijsko ili elektrokemijsko pogoršanje materijala, često zbog izlaganja vlazi, kemikalijama ili agresivnom okruženju. Unutarnja korozija uobičajena je u žilama koje upravljaju korozivnim tekućinama ili plinovima, dok se vanjska korozija može pojaviti kada izolacija zarobi vlagu.

S druge strane, erozija proizlazi iz tekućine visoke brzine ili čestica koje fizički noseći zidove posude, posebno na zavojima, zglobovima i točkama ulaska/izlaza.

Zapaženi rizici:

Korozija pod izolacijom (CUI)

Galvanska korozija zbog različitih metala

Korozija za jačanje i pukotinu u stajaćim zonama

Posljedice:

Stanjivanje zida

Curenje ili ruptura

Potpuni strukturni neuspjeh

1.2 Umor i pucanje stresa
Tlasne posude često djeluju pod cikličkim opterećenjem - redovito tlakom i depresijom - što može dovesti do neuspjeha umora tijekom vremena. Čak i mali nedostaci materijala ili zavara mogu prerasti u pukotine pod opetovanim stresom.

Pukotina korozije stresa (SCC) može se pojaviti kada se zatezni stres i korozivno okruženje kombinira. Ovu vrstu pucanja često je teško otkriti, ali može dovesti do iznenadnih neuspjeha.

Čimbenici rizika:

Fluktuirajući tlak i temperatura

Nespojivi materijali

Zaostali naponi od zavarivanja

Prevencija zahtijeva:

Točna analiza umora tijekom dizajna

Korištenje legura otpornih na SCC

Poslije toplinske obrade (PWHT) za ublažavanje naprezanja

1.3 Proizvodnja oštećenja
Nepravilni proizvodni procesi mogu uvesti nedostatke poput:

Nepotpuna penetracija zavara

Uključivanje šljake

Nepravilna toplinska obrada

Dimenzijska odstupanja

Ti se nedostaci, ako nisu otkriveni tijekom izrade ili puštanja u pogon, mogu propagirati pod pritiskom i stresom tijekom služenja.

Primjeri iz stvarnog svijeta:

Pukotine koje potječu od nedostataka zavarivanja

Delaminacija u kompozitnim žilama

Neusklađivanje prirubnica ili mlaznica

Osiguranje kvalitete i nerazorna ispitivanja (NDT) tijekom proizvodnje su neophodni.

1,4 nedostaci dizajna
Čak i kada je proizvodnja savršena, dizajnerske pogreške mogu učiniti plovilo pod pritiskom ranjivim. To uključuje:

Debljina zidova

Neadekvatni faktori sigurnosti

Loš postavljanje mlaznica ili dizajn podrške

Zanemarivanje dinamičkih opterećenja ili toplinskog širenja

Korištenje zastarjelih dizajnerskih kodova ili zanemarivanje stvarnih operativnih uvjeta često dovodi do preuranjenih kvarova.

1.5 događaja prekomjernog pritiska
Uobičajeni uzrok puknuća plovila je prekomjerna pritiska, što može biti posljedica:

Blokirani utičnice

Neuspjeli upravljački ventili

Izbjegave kemijske reakcije

Pogreška operatera

Ako sustav za ublažavanje tlaka ne uspije ili je nepravilno veličine, posuda možda neće podnijeti višak tlaka.

Posljedice:

Eksplozije

Opasnost od požara

Leteći šrapnel

Pravilni uređaji za smanjenje tlaka i neuspjeh su kritični.

1.6 loše održavanje i inspekcija
S vremenom se materijali degradiraju i manja pitanja mogu eskalirati ako ostanu neprovjereni. Preskakanje rutinskih inspekcija ili nedostatak preventivnog rasporeda održavanja jedan je od najčešćih uzroka neotkrivenih propadanja plovila.

Znakovi upozorenja često propušteni uključuju:

Propuštanje prirubnica ili ventila

Neobične vibracije

Dismeloracije ili trajanja hrđe

Zanemarivanje može dovesti do:

Naglo curi

Kontaminacija okoliša

Sigurnosne opasnosti za osoblje

2. Strategije prevencije
2.1 Redovita inspekcija i testiranje
Rutinske inspekcije pomažu u otkrivanju oštećenja u ranoj fazi prije nego što postanu kritični. Tehnike uključuju:

Ultrazvučna ispitivanja (UT): mjeri debljinu stijenke i otkriva unutarnje nedostatke

Radiografsko ispitivanje (RT): Identificira skrivene pukotine ili uključivanja

Pregled magnetskih čestica (MPI): Korisno za površinske pukotine u feromagnetskim materijalima

Hidrostatsko ispitivanje: TEMS PRESILOVI SA VODOM DA PROVJERITE LI ISKLJUČENE ili SLABIJE

Preporuka: Slijedite intervale inspekcije koje su postavili ASME, API 510 ili lokalni propisi.

2.2 pravilan odabir materijala
Izbor materijala je od vitalnog značaja. Različite aplikacije zahtijevaju različita svojstva, poput:

Nehrđajući čelik: izvrsna otpornost na koroziju, dobro za hranu/farmaciju

Ugljični čelik: isplativi, ali skloniji koroziji

Hastelloy, Inconel ili Titanium: za visoko korozivno ili visokotemperaturno okruženje

Neuspjeh u odabiru kompatibilnih materijala može dovesti do preuranjene degradacije.

2.3 proizvodnja kvalitete
Partner s proizvođačima koji su u skladu s:

ASME Bojler i tlačni kod

ISO 9001 Sustavi upravljanja kvalitetom

Ovjereni zavarivači i postupci (WPS/PQR)

Savjeti:

Inzistirajte na inspekciji treće strane

Pregledajte izvješća o ispitivanju materijala (MTRS) i crteži za izradu

2.4 Dizajn prema standardima
Dizajn bi se trebao temeljiti na sveobuhvatnim standardima poput:

ASME ODJELJAK VIII (DIV 1 i 2)

PED (Direktiva o pritiskanoj opremi) za Europu

API 650/620 za specifične aplikacije za pohranu

Faktori dizajna koji uključuju:

Sigurnosne marže

Analiza umora

Korozija dodatak

Seizmičko i vjetrovodno opterećenje ako je primjenjivo

2.5 Instalirajte sigurnosne uređaje
Svaka posuda za pritisak treba biti zaštićena:

Ventili za uklanjanje tlaka (PRVS): automatski oslobađaju višak tlaka

Diskovi s rupturom: Uređaj koji se može osigurati propada pod kritičnim tlakom

Senzori tlaka i temperature: spojeni na sustave alarm ili isključivanje

Periodično ispitivanje i ponovna kalibracija ovih sigurnosnih uređaja su neophodni.

2.6 Obuka i standardni operativni postupci (SOP)
Operatori su prva linija obrane. Pružiti:

Tehnička obuka koja je u tijeku

Vježbe za hitne slučajeve

Jasni, pristupačni sopovi za normalne i nenormalne uvjete

Ljudska pogreška je glavni doprinos neuspjehu plovila - trening minimizira ovaj rizik.

3. Studije slučaja kvarova pod pritiskom
Slučaj 1: BP Texas City Rafinerija eksplozija (2005)
Uzrok: Prethodno u tornju zbog neispravnih pokazatelja i alarmi.

Posljedica: 15 smrtnih slučajeva, 180 ozljeda.

Lekcija: Uvijek provjerite instrumentaciju i instalirajte suvišne sigurnosne sustave.

Slučaj 2: Eksplozija silosa zrna
Uzrok: Nakupljanje prašine dovelo je do vrha pritiska i paljenja.

Posljedica: Ukupni gubitak objekta.

Lekcija: Zanemarivanje malih inspekcijskih problema može dovesti do ogromnih gubitaka.