Жануға қауіпсіз жағдайларда алюминий бронзасынан жасалған құралдардың қандай артықшылықтары бар?

Алюминий бронзасының от шығармайтын қасиеттері: Жарылыстан қорғау қауіпсіздігінің негізі

Алюминий бронза неліктен жану ошағына әкелетін от шығармайды

Алюминий бронзасынан жасалған құралдар неге осылайша шаңғылт бермейді? Бәрі олардың молекулалық деңгейде қалай жасалуына байланысты. Бұл құралдар қатты нәрсеге соғылған кезде, сәйкес алюминий тотығының қорғаныш қабаты тез арада пайда болады. Бұл қабат үйкеліс нәтижесінде пайда болатын жылуды сіңіріп алады, сондықтан ол қауіпті деңгейге дейін жиналмайды. Ең маңыздысы, температура төмен ұсталып, өте қауіпті жанармайлы орталар үшін қажетті Минималды Тұтану Энергиясы порогынан төмен болып қалады. Гидрокөмірсутектердің көп болатын орындарда осындай құралдардың маңызы зор болуы таңқаларлық емес. Тағы бір маңызды фактор — темірдің өте төменгі мөлшері: 0,1%-дан кем. Яғни, қалыпты болат құралдардан шығатын ферритті шаңғылттар қаупі жоқ. Салалық сынақтар көрсеткендей, бұл құралдарға 100 Джоульге дейінгі соққылар түскен кезде де, метанның немесе сутегі сульфидінің қалыпты концентрациясында ешбір зат жанбайды. Маған қарағанда, бұл өте тамаша қауіпсіздік көрсеткіші.

Салыстырмалы айқай тестілеу: алюминий бронзасы мен бериллий мырышының болатпен салыстырмасы

Стандартталған бағалаулар материалдар бойынша айқын орындалу айырмашылықтарын көрсетеді:

Бериллий мырышы жылу өткізгіштіктің жоғары деңгейін ұсынса да, оны өңдеу кезінде улылық мәселелері туындайды. Керісінше, көміртегілі болат 2000°C-тан жоғары термитті айқайлар шығарады — бұл көптеген жанғыш газдардың өздігінен тұтану температурасынан едәуір жоғары, сондықтан оны қауіпті аймақтарда пайдалануға болмайды.

ASTM G70 және EN 13463-1 стандарттарына сәйкес «айқайсыз» сертификаттау талаптарына сай келу

Тотыспайтын атмосфераларда қолдануға рұқсат алу үшін алюминий бронзасынан жасалған құралдар ASTM G70 және EN 13463-1 стандарттары бойынша қатаң сертификаттау талаптарын орындауы тиіс. Оларға мыналар жатады:

• 10 немесе одан астам үздіксіз соққыдан кейін көрінетін шоқтар жоқ
• Беткі температура газ немесе будың өзінен тұтану нүктесінің 20% астында ұсталады
• Тәуелсіз зертханалық тексеруден 78–88% мыс және 8–12% алюминий құрамы расталды

Осы сапа стандарттарын өткізген құралдар мұнай өңдеу зауыттары мен химиялық өңдеу объектілерін қоса алғанда, 1-ші және 21-ші белдеулерде қолдануға сертификатталған

Қате түсініктерді болдырмау: Жоғары соққы кезіндегі шоқтардың шынайылығы

Алюминий бронзасы 500 Джоульден астам экстремалды соққылар кезінде суық, қысқа мерзімді шоқтар тудыруы мүмкін, бірақ олар тұтану үшін қажетті жылу энергиясына ие емес. Зерттеулер осындай шоқтардың:

• 5 мс-тан астам уақытқа созылатын оттың шоқтарымен салыстырғанда 2 миллисекундтан аспайды
• Метанның тұтануы үшін қажетті 700°C-тан жоғары температураның орнына, пиктік температурасы 400°C-тан төмен болады
• Темірлі шоқтармен салыстырғанда жарықтылығы 80% төмен

Шынайы әлемдегі соққы күштері сирек 250 Джоульден асатындықтан, бұл суық жалғындар практикалық өнеркәсіптік жағдайларда алюминий қоланың сенімділігін нығайтатын елеусіз қауіп тудырады.

Жарылыс қауіпі бар орталардағы маңызды қолданыстар: Алюминий қола құралдар апаттарды қалай болдырмақшы

Тұтқындалған, көмірсутектерге бай аймақтарды тұтану қаупінен қорғау

Сақтау резервуарлары, өңдеу ыдыстары және құбырлардың ішіндегі тар кеңістіктерде бір ғана кішкентай айқай жойқын жарылыстарға әкелуі мүмкін. Сондықтан алюминий бронзасынан жасалған құралдар осындай қауіпті айқайлардың пайда болуына жол бермейді, өйткені олар басқа заттарға соғылғанда немесе беттерге үйкелгенде айқай шығармайды. Бұл құралдар отынмен толып тұратын аймақтарда қолданылатын жөндеу жұмыстары үшін сенімді түрде жұмыс істейді, ал қалыпты болат құралдар мұнда өте қауіпті болып табылады. Олардың ерекшелігі — металл басқа металдарға қатты соғылғаннан кейін де айқай шығармайтын қасиетін сақтайды. Бұл дегеніміз — мұрында, газ зауыттарында және химиялық фабрикаларда бұрын өте қауіпті болып саналатын жұмыстарды енді қауіпсіз және бақыланатын тәртіпте жүргізуге болады, әрі кездейсоқ өрт шығу қаупі туралы ойланбауға болады.

Мұнай-химиялық, теңізден тыс және мұнай қайта өңдеу операцияларындағы негізгі қолданыс аясы

Алюминий бронзасынан жасалған құралдар жоғары қауіп-қатері бар салаларда маңызды рөл атқарады:

• Мұнай-химиялық зауыттар : Жанғыш будың аймағында реакторларды жөндеу және сорғыларды реттеу кезінде қолданылады
• Ашық теңіз платформалары : Метанға қаныққан орталарда теңіз астындағы жөндеу жұмыстары мен құбырларды қосу үшін қолданылады
• Мұнай қайта өңдеу зауыттары : Айдау операциялары кезінде дистилляциялық бағандар мен күкірт ұстау қондырғыларында орнатылады

Бұл құралдарды табиғи газ компрессорлық станцияларында болттарды кернеу, крекинг пештерінің айналасында авариялық тоқтату жүйелерін жөндеу және ұшпалы органикалық қосылыстардың іздері қалған сыйымдықтарды тазарту сияқты бірнеше маңызды аймақтарда қолданылатынын көреміз. Бұл құрылғылардың сенімділігі потенциалды тұтандыру мәселелерін тоқтатады, әйтпесе бұл үлкен технологиялық кешігулер мен үлкен қауіпсіздік қаупін тудыруы мүмкін. Оларды одан да ерекшелеуге мүмкіндік беретін нәрсе — коррозияға төзімділігі, яғни басқа жабдықтар тез сыртынан шығуы мүмкін болатын теңіз платформаларындағы тұзды орталар немесе қышқыл заттармен жұмыс істейтін мұнай қайта өңдеу зауыттары сияқты қиын жағдайларда жақсы жұмыс істейді.

Коррозияға және химиялық заттарға төзімділік: Қиын жағдайларда құралдың бүтіндігін сақтау

Мұнай қайта өңдеу және теңізден тыс орындарда H₂S, хлоридтер және қышқыл буына қарсы өнімділік

Алюминий бронзасы мұнай өңдеу зауыттары мен теңіз жағалауындағы платформаларда кең таралған сутегі сульфидіне (H2S), хлоридтерге және қышқылдық буға өте мықты төзеді. Бұл материалды ерекше ететін себеп – оның табиғи түрде түзілетін алюминий тотығының қорғаныш қабаты. Бұл қабат көміртегі болатының компоненттері шіріну режимдегі жағдайларға ұшыраған кезде жиі кездесетін шұңқырлы коррозия мен кернеулі коррозиялық сызаттан сақтайды. Теңіз суында ұзақ уақыт бойы болу кезінде тұз буы немесе қышқылды конденсат әсерінен де қоспа өте мықты төзімділік көрсетеді. Зертханалық зерттеулер теңіз суына салынғаннан кейін тіпті бір жылдан кейін де коррозия жылдамдығы 0,1 мм/жыл-дан аспайтынын көрсетті. Темір құралдар туралы басқаша айтқанда. Олар гидрокөміртектермен толып тұрған тар кеңістіктерде үнемі қаптау қажеттілігі туындайды, бұл шынымен қиындық туғызады. Алюминий бронзасының әдемілігі оның өзін-өзі қалпына келтіру қасиетінде. pH деңгейі буда 3,5-ке дейін төмендейтін қатаң мұнай өңдеу ортасында болса да, тотық қабаты химикаттардың өтуін тоқтату үшін үнемі белсенді жұмыс істей береді.

Толық 5 жылдық Солтүстік теңіз платформасының жөндеу жұмыстары бойынша өмір сүру қабілетін зерттеу

Солтүстік теңіздегі мұнай платформаларында бес жыл бойы жүргізілген сынақтар алюминий қоладан жасалған құралдар туралы таңғажайып нәрсе ашты. Тұзды суға және 500 ppm асатын сутегі сульфидіне үздіксіз әсер еткеннен кейін де бұл құралдар өз салмағының 98%-ын сақтап қалды. Техникалық қызмет көрсету журналдарын қарау басқа да бір тарихты ашады. Тестілеу кезінде осы материалдан жасалған кілттерде, балғаларда немесе вентиль құралдарында коррозия проблемалары байқалмады. Ал көміртегі болаттан жасалған үлгілері ржанға байланысты әр үш ай сайын ауыстырылуы керек болды. Қола құралдары 18 000 сағат бойы жұмыс істегеннен кейін де беріктігін немесе пішінін жоғалтпады, яғни олар әдетте мұндай орталардағы металл жабдықтардың бетін жарықтататын хлоридтік кернеу жарықтарына төзімді болды. Бұл операторлар үшін не мағынаны білдіреді? Дәстүрлі материалдардың жұмыс істей алмайтын қатаң теңізден тыс жағдайларда жұмыс істейтін кез-келген адам үшін алмасуға 57% шығын үнемдеу – мұндай құралдарды қарастыруға тұрарлық.

Тозуға және жылуға төзімділік: Кернеу кезінде ұзақ мерзімді сенімділікті қамтамасыз ету

Қаттылық (HB 180–220) және Қайталанатын момент беру кезінде шабалжыңқылыққа төзімділік

Алюминий бронзасынан жасалған құралдардың қаттылығы әдетте HB 180-ден 220-ға дейінгі аралықта болады, бұл жоғары бұрау күшіне төтеп беруге қолайлы. Материалдың қаттылығы бір-біріне жанасқан беттер арасында пайда болатын микроскопиялық суық пісіру құбылысын болдырмауға көмектеседі. Бұл құралдардың бір-біріне жабысып қалуын (голлинг) төмендетеді және қауіпті жанғыш материалдар бар орындарда үйкеліс нәтижесінде пайда болатын от шығаруды болдырмауға мүмкіндік береді. ASTM G98 стандарты бойынша жүргізілген сынақтар алюминий бронзаның үйкеліс коэффициентінің нержавейкадан шамамен екі есе төмен екенін көрсетті, сондықтан бұл құралдар бөлшектердің бірінен-біріне материал ауысуынсыз тегіс бұрау күшін беруге мүмкіндік береді. Теңіз мұнай платформаларында жұмыс істейтін адамдар құралдарының қызмет ету мерзімінің әлдеқайда ұзақ болғанын байқады. Кейбір техникалық қызмет көрсету топтары алюминий бронзаның уақыт өте келе тозуға төзімділігі арқасында вентильдерді жинау құралдарын шамамен 70% сирегірек ауыстыру қажеттігін білдірді.

Тотығу немесе беріктікті жоғалтпастан 400°C-ға дейінгі жылулық тұрақтылық

Құралдар жоғары температураға ұшыраған кезде жиі бұзылады, бірақ алюминий-мыс 400 градус Цельсийге жуық температурада да беріктігін немесе коррозияға ұшырамай түпкі пішінін сақтайды. Бұл материалды ерекше ететіні — бетінде қорғаныш қабаттарын құратын мыс пен алюминийдің өзіндік қоспасы. Бұл қабаттар отқа ұшыраған кезде оттегінің енуіне шамамен қалқан сияқты кедергі жасайды, сондықтан жану қаупі азаяды. Сонымен қатар, бұл материал басқа металдарға қарағанда ішкі құрылымын жақсырақ сақтайды, себебі ол бета-фазасын тұрақты ұстайды. Бұл тұрақтылық қалыпты қорытпаларда 300 градусқа жеткен кезде пайда болатын дән шекаралары бойынша кішкентай трещиналардың пайда болуын болдырмақта. Мұнай-химиялық өндірістерде жүргізілген нақты сынақтар алюминий-мыстан жасалған құралдардың басқа материалдардың температураның экстремалды жағдайларында істен шығатын ыстық аймақтарда техникалық қызмет көрсету кезінде мүдірмей жұмыс істей беретінін көрсетті.

Жүргізу және экономикалық пайда: Тұрып қалу уақытын және жалпы иелік құнын азайту

Дәстүрлі құралдармен салыстырғанда қызмет көрсету мерзімі ұзағырақ және қызмет көрсету құны төменірек

Алюминий бронзадан жасалған құралдар шынымен ақша үнемдеуге мүмкіндік береді, себебі олар қайта алмастыру арасында әлдеқайда ұзақ қызмет етеді және таза-таза қызмет көрсетуді қажет етпейді. Бұл құралдар кәдімгі болат құралдар сияқты тозбау немесе коррозияға ұшырамайды, сондықтан компаниялар оларды шамамен 40% сирегірек алмастырады. Бұл сатып алу бағасынан бастап соңғы қоқысқа шығаруға дейінгі барлық шығындарды қарастырғанда жалпы құнын үлкен үнемдеуге әкеледі. Көбінесе өнеркәсіптік объектілер күкіртсутек пен хлоридті қосылыстар сияқты қиын заттарға ұшыраған кезде де құралдар жұмыс істеуде қалатындықтан, қызмет көрсетуге байланысты тұрып қалу уақыты шамамен төрттен бірден үштен біріне дейін азаяды. Жаңа құралдарды сатып алуға, жұмысшыларға оларды қызмет көрсетуге төлеуге және ескілерін жоюға кететін ақша тез жинақталады. Шынымен қатаң жұмыс жағдайларымен күресетіндер үшін алюминий бронзаға ауысу — бірнеше ай емес, бірнеше жыл ішінде пайда әкелетін ақылды шара.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

1. Неліктен алюминий бронзадан жасалған құралдардың шатырлары жоқ деп есептеледі?

Алюминий бронзадан жасалған құралдардың соққы кезінде жылуын жұтатын және жану ортасын іске қосу үшін қажетті минималды жану энергиясы деңгейіне жетпейтін шатырлар түзетін қорғаныш алюминий тотығы қабатын құратындықтан, олардың шатырлары жоқ деп есептеледі.

2. Шатырға төзімділік тұрғысынан алюминий бронза берилий мырышы мен болатпен қалай салыстырылады?

Алюминий бронзаның шатыр интенсивтілігі елеусіз, ал берилий мырышы төмен шатыр түзеді, бірақ улылық мәселелерін туғызады. Көміртегілі болат көптеген жанғыш газдардың өздігінен жану температурасынан асатын термиттік шатырлар түзетіндіктен, қатаң тыйым салынады.

3. Жарылысқа қарсы қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін алюминий бронзадан жасалған құралдар қандай сертификаттарға ие болуы керек?

Алюминий бронзадан жасалған құралдар бірнеше соққыдан кейін көрінетін шатырлардың болмауын, беткі температураның өздігінен жану нүктесінен төмен болуын және тәуелсіз тексеру арқылы расталған құрамдас бөліктерді қамтитын ASTM G70 және EN 13463-1 стандарттарына сай болуы керек.

4. Жоғары әсер ету кезінде пайда болатын жұлдыздар туралы қандай дұрыс емес түсініктер бар?

Иә, әлсіз қорғасын-алюминий өте үлкен соққы кезінде суық, қысқа мерзімді жұлдыздар шығара алады, бірақ олардың жану үшін жылу энергиясы жеткіліксіз. Мұндай жұлдыздар 2 мс-тан аспайды, температурасы 400°C-тан төмен және темірлі жұлдыздармен салыстырғанда жарықтығы 80% аз.

5. Қорғасын-алюминий құралдарының маңызды қолданыстары қандай?

Қорғасын-алюминий құралдары гидрокөміртегілерге толы орталарда жұлдыз пайда болуын болдырмауы мүмкін болатындықтан мұнайхимия, теңізден тыс операциялар мен мұнай өңдеу зауыттары сияқты салаларда маңызды рөл атқарады және осылайша техникалық қызмет көрсетуді қауіпсіз орындауға мүмкіндік береді.