Жануға қауіпсіз жағдайларда алюминий бронзасынан жасалған құралдардың қандай артықшылықтары бар?

Алюминий бронзасынан жасалған құралдардың артындағы жанбайтын ғылым

Металлургиялық негізі: Қалайша алюминий тотығы пассивденуі жануды басуға әсер етеді

Алюминий бронзасынан жасалған құралдар бетінде табиғи түрде алюминий тотығының қорғаныш қабаты пайда болуы арқасында өрттің шығуын болдырмақшы. Бұл құралдар ауамен әрекеттескен кезде олардың құрамындағы алюминий сыртқа шығып, мықты, жартылай керамикалық қаптама түзеді. Бұл қаптама соққы энергиясын қауіпті искралардың пайда болуына жол бермей, жылуға айналдырады. Бұл құралдардың сенімділігіне қорғаныш қабаты сызықтар немесе тозу арқылы зақымдалса да, уақыт өте келе өзі-өзін қалпына келтіруі себепші болады. Негізгі материал құрамында мыспен араластырылған 6%-дан 12%-ға дейінгі алюминий бар, бұл құралға беріктік пен икемділік қасиеттерін береді. Сонымен қатар, бұл қорытпаның атомдарының ерекше орналасуы темір негізіндегі материалдарда пайда болатын искралар секілді искралардың пайда болуын мүлдем болдырмайды. Ғылыми журналдарда жарияланған зерттеулерге сәйкес, бұл құралдар искраның температурасын 150 градус Цельсийден төмен ұстап тұрады, бұл метан немесе пропан сияқты газдардың шамамен 500 градус немесе одан жоғары температурада жануы үшін қажетті деңгейден анағұрлым төмен.

ASTM E499 және EN 13463-1 растауы: Қандай қатаң сынақтар нәтижесінде расталады

Халықаралық стандарттау қауымдастығы алюминий бронзасының тіпті ең жаман жағдайларда да шатқын шығармайтынын растады. Тестілеу кезінде не болатынын қарастырайық. ASTM E499 бойынша, олар 300 джоульден астам соққымен құрғашталған болат беттерге эксплозиялық метан-ауа қоспаларымен толтырылған ортада құралдарды соғады. Ал EN 13463-1 басқа түрдегі сынақты талап етеді, онда қысымды жағдайларда шамамен 10 метр/сек жылдамдықпен үйкеліс пайда болады. Бұл қатаң сынақтардың екеуі де шамамен 550 градус Цельсийге дейінгі температураға дейін сенімді түрде шатқындардың пайда болмайтынын көрсетеді. Тәуелсіз зертханалар шынында да осы материалды тексеріп, нақты өмірдегі эксплозиялық жағдайларда оның 99,8 пайызында жұмыс істейтінін анықтады. Сондықтан алюминий бронзасы Zone 1 және Class I, Division 1 аймақтары сияқты қауіпті аймақтарда кеңінен қолданылатынын көреміз. Ал беріктікті қарастырсақ, коррозияға төзімділік те тексерілген. Бұл материалдан жасалған құралдар ASTM B117 стандарты бойынша тұзды бұрқақ камераларында мыңдаған сағаттар бойы болғаннан кейін де әлі де жақсы жұмыс істей береді.

«Жанаспа» мен «жанасыз» дегендің айырмашылығы: Қауіпсіздік нормаларына сай келу үшін неліктен терминология маңызды

Қауіпсіздік сипаттамаларымен жұмыс істегенде, сөздерді дұрыс қолдану өте маңызды. «Жанаспа» деген термин шынында да нақты бір мағынаны білдіреді — ол ASTM E499 және EN 13463-1 сияқты стандарттарға сәйкес тексеріліп, отты тудыруы мүмкін деңгейден төмен жанас жасамайтын жабдықтарды сипаттайды. Ал «жанасыз» деп атау — тіпті қауіпсіз деп есептелетін металдардың өзі механикалық күштер немесе жоғары температура әсерінен жанас жасай алатынын ескерсек, негізінен мүмкін емес болып табылады. Бұл айырмашылық тек семантикалық емес. Тек өткен жылы ғана OSHA 27% артық жұмыс орындарында жабдыққа «жанасыз» деп дұрыс емес белгілеу жасалғанын анықтады. NFPA 70E Article 120 және IEC 60079-0 сияқты нормативтік құжаттарды орындау материалдардың дұрыс құжатталуын, тек қана тартымды маркетингтік атауларды емес, талап етеді. Белгілерді дұрыс қою тек құжаттама талаптарына сай келу үшін ғана емес, сонымен қатар жұмысшылардың жұмыс алаңында қауіпсіз болуына тікелей әсер етеді.

Қауіпті аймақтардағы алюминий бронза құралдары: Әр кезеңде тұтандыруды болдырмау

I классты, 1 бөлімдегі аймақтарда соққыдан пайда болатын негізгі тұтануды жою

Соқтығысулардан пайда болатын искерлер - бұл 2023 жылғы ең соңғы NFPA 70 стандартына сәйкес мұнай-химиялық қондырғылардағы барлық оқиғалардың шамамен үштен екі бөлігін құрайтын, 1-классты, 1-бөлімдегі аймақтарда өрттің пайда болуының негізгі себебі. Алюминий-мыс құралдары осындай қауіпті искерлерді пайда болудан үш тәсілмен алдын алады. Біріншіден, олар соқтырылған кезде өзін-өзі жаңартатын Al2O3 қорғаныш қабатына ие, соққы энергиясын жұтады және таратады. Екіншіден, бұл құралдар жарты пайыздан кем темір құрамына ие, бұл қауіпті термиттік реакциялардың болуын тоқтатады. Үшіншіден, олардың иілгіш ішкі құрылымы шығатын жылудың көпшілік жанғыш буларды тұтану үшін қажетті деңгейден төмен болып қалуын қамтамасыз етеді. Осы үш еселі қорғаныс жүйесіне байланысты ASTM E499 сертификатын алу құралдарын осындай жоғары қауіпті өнеркәсіптік аймақтарда жұмыс істеуге рұқсат ету үшін қазір стандарттық практикаға айналды.

Екінші ретті тұтану қаупін азайту — үйкелістен жылыну және адиабатты сығылу

Алюминий бронзасы от шығуы мүмкін емес, бірақ әлі де жағымсыз жағдайлармен күреседі. Бұл материал кәдімгі көміртегі болатына қарағанда жылу өткізгіштігі жағынан үш есе жоғары, яғни үйкеліс салдарынан пайда болатын жылуды ол жерлерде температураның жоғарылауына мүмкіндік бермей-ақ таратады. Тіпті үздіксіз пайдаланылған кезде температура 150 градус Цельсийден аспайды, ал мұның өзі бензин буды сияқты көмірсутектердің (280 градус шамасында) тұтану температурасынан анағұрлым төмен. Сонымен қатар, бұл қорытпа оңай бүлінбейді, сондықтан бұрандалар тез бекітілген кезде «суық пісіру» құбылысы байқалмайды. Бұл маңызды, себебі бекітпелерді бекіту қатты қиыршықтармен толтырылған тесіктерде қысымның күрт артуына әкеліп соғады, ал бұл оттың шығуына себеп болуы мүмкін. Шаңның жиналуы, коррозия немесе бетінің қатты тозуы уақыт өте келе қосымша жылу қаупін туғызатын жағдайларда алюминий бронзасының неге ұзақ мерзімді қолдануға өте жарамды екендігі осы қасиеттермен түсіндіріледі.

Өнімділікте үздіксіздік: Алюминий бронзадан жасалған құралдардың беріктігі, коррозияға төзімділігі және жылу қауіпсіздігі

Механикалық бүтіндікті (800 МПа созылу беріктігі) ішкі қауіпсіздікпен үйлестіру

Алюминий бронзасының созылу беріктігі 800 МПа-дан жоғары, бұл орташа көміртегілі болат деңгейіне жақын, бірақ ол әлі де жанаспа қасиетін сақтайды. Бұл неге мүмкін? Материалдың құрамында екі бөлікті арнайы құрылым бар. Күшті мыс негізі интерметалдық қосылыстардың ұсақ бөлшектерімен араласқан, оның бәрі ештеңемен әрекеттеспейтін өткізгіш Al2O3 қабығымен қорғалған. Қатайтылған болаттар күшті болған сайын серпімділігін жоғалтады, бірақ алюминий бронзасы қауіпті жанасулар болуы мүмкін болатын мұнай өңдеу зауыттарындағы вентильдерді айналдыру немесе құбырларды бекіту сияқты жағдайларда соққыларға төзімді болып қалады. Зертханалық сынақтар оның соққыға төзімділік бойынша ASTM E499 стандартын қанағаттандыратынын көрсетеді, яғни біз қауіпті орталарда қауіпсіздік пен беріктіктің бірін таңдауға мәжбүр емеспіз. Бұл екі фактор да тең маңызды болатын жұмыстар үшін алюминий бронзасын ақылды таңдауға айналдырады.

Мұнай мен газ саласында кездесетін H₂S және тұзды орталардағы үстем коррозияға төзімділік

Алюминий бронзасы өзін-өзі емдейтін тотаның қабаты арқасында сұйылтылған газ ортасында және теңізден тыс жағдайларда сутегі сульфиді (H2S) эмбрионациясына және хлоридті шығындарға қарсы жақсы төтеп береді. H2S-ке бай жағдайларда болат кернеулерге ұшырағанда трещинадан пайда болады, ал көміртегілі болат тұзды ауада өте тез коррозияға ұшырайды. Алюминий бронзасы ұзақ уақыт әсер еткеннен кейін де пішінін және жылтыр бетін сақтайды. Шын мәніндегі маңызы тек қана төзімділіктен асып түседі. Құралдар бүлінгенде, осы кішкентай шығындар мен тегіс емес жерлер жұмыс істеу кезінде үйкелісті арттырып, нәтижесінде искралар пайда болуы мүмкін. Сондықтан алюминий бронзасы қызмет көрсету мерзімі бойы искра тудырмайтын сертификатталған құрал ретінде сақталады. Жанғыш материалдармен жұмыс істейтін объектілер осы қасиеттен пайда көреді, себебі бұл қауіпті жұмыс аймақтарында күтпеген жөндеу қажеттілігін азайтады және уақыт өте келе қауіпсіздік стандарттарын тұрақты сақтауға көмектеседі.

Шынайы дүниедегі сенімділік: Маңызды петрохимиялық операциялардағы алюминий бронзасы құралдары

Шеттеу бойынша зерттеу: алюминий бронзадан жасалған құралдарды пайдаланудан кейін жақыннан өтіп кеткен оқиғалар 37% азайды

Солтүстік теңіздегі мұнай платформасында олар қалыпты болат кілттер мен кесу құралдарын I классты, 1 бөлімдегі қауіпті аймақтарға арналған алюминий-қола нұсқаларына ауыстырды. Жұмысқа шамамен 18 ай болған соң, қауіпсіздік аудиторлары қызықты нәрсені байқады: отты тудыруы мүмкін болатын жағдайлар саны шамамен 37% төмендеді. Нақты жұмыс жағдайларында метал беттерге соққан кезде бұл қола құралдар шын мәнінде искраларды басып тұратынын көрсеткен сынақтарға сүйене отырып, бұл байланыс түсінікті болып көрінеді. Платформадан алынған құралдардың көрсеткіштері де басқа әңгімені айтты. Жұмысшылар қалыпты болат құралдармен болттарды бұраған кезде, әдетте әр сменада шамамен 14 искра байқалатын. Бірақ қола құралдарға ауысқан кезде не болды? Мүлдем искра болмады. Эффективтілік жиі тоқтап қауіпсіздік тексерулерін жүргізбейтіндіктен шамамен 9% жоғарылап кетті. Сонымен қатар, қола құралдар тұзды ауадағы коррозияға қарсы көп қолайлырақ шыдады, яғни екі-үш аптасына бір рет ауыстырып тұру қажет болмады. Бұл көрсетіп тұрған нәрсе шынында қарапайым. Жақсы материалдар ғылымы тек есеп берулерде ғана отырмайды. Ол платформаның шын жерінде, қағаздағы қауіпсіздік стандарттарын күнбе-күн жұмысшыларға нақты қорғанысқа айналдырып, нақты айырмашылық жасайды.

ЖИҚ: Алюминий бронзасынан жасалған құралдар туралы сұрақтар

Алюминий бронзасы дегеніміз не?

Алюминий бронзасы — негізінен мыс пен алюминийден тұратын қоспа. Ол жоғары беріктігі мен коррозияға төзімділігімен танымал, сондықтан қауіпті орталарда қолдануға идеалды болып табылады.

Неліктен алюминий бронзасынан жасалған құралдар от шығармайтын деп есептеледі?

Алюминий бронзасынан жасалған құралдар механикалық күш немесе соққы әсер еткен кезде де от шығармайды, себебі олар от шығаруды болдырмау үшін қорғаныш алюминий тотығының қабатын түзеді.

Алюминий бронзасынан жасалған құралдар қай жерде жиі қолданылады?

Бұл құралдар мұнай химиялық қондырғылары мен мұнай платформалары сияқты қауіпті аймақтарда, әсіресе 1-аумақ және I классты, 1-бөлім аймақтарында жиі қолданылады.

Алюминий бронзасынан жасалған құралдар қалай өртті болдырмаушы болады?

Алюминий бронзасынан жасалған құралдар соққылар мен үйкеліс күштерінен пайда болатын энергияны жұтады және шашыратады, осылайша жанғыш будақтар мен газдардың тұтану температурасынан төмен ұстайды.