Механічні впливи на матеріал апаратів та трубопроводів

У результаті механічних впливів матеріал апарата або трубопроводу може відчувати надмірно високі внутрішні напруження, які спроможні викликати не тільки утворення нещільностей у швах і з'єднаннях, але й повне руйнування апарата або трубопроводу.

Високі внутрішні напруження виникають при підвищеному тиску в апаратах та в результаті навантажень динамічного характеру.

Підвищення тиску, що призводить до пошкодження апаратів, можуть виникати за таких причин:

Порушення матеріального балансу роботи апаратів, швидкості і черговості подачі компонентів.

Якщо маса початкових речовин дорівнює масі кінцевих продуктів, то в апараті буде зберігатися встановлений для нього тиск. Якщо кількість речовин, що поступає в апарат, буде збільшуватися при незмінних витратах або коли витрати речовин будуть зменшуватися при постійній подачі, то тиск в апараті буде збільшуватися. Порушення матеріального балансу відбувається при невідповідності продуктивності насосів і компресорів прийнятій інтенсивності заповнення апарату, у випадку неправильного з'єднання апаратів, які працюють з різними тисками, при збільшенні опорів у видаткових і дихальних лініях, відсутності або несправності автоматики регулювання, подачі та відводу речовин.

 

Порушення температурного режиму роботи апаратів

Утворення підвищеного тиску в апаратах та трубопроводах при нагріві речовин, які в них знаходяться, вище встановленої межі дуже небезпечно. Порушення температурного режиму відбувається при відсутності або несправності контрольно-вимірювальних приладів, недогляді персоналу, а в деяких випадках від дії променистої енергії сусідніх апаратів і навіть від підвищення температури навколишнього середовища. Особливо небезпечне порушення температурного режиму в переповнених апаратах, оскільки рідини практично нестисливі і навіть невисокі перевищення заданої температури призводять до підвищеного тиску та руйнування апаратів. Порушення температурного режиму в більшості випадків закінчується вибухом або пожежею.

Порушення процесу конденсації парів

Порушення процесу конденсації парів також призводить до збільшення тиску. Це особливо відноситься до таких процесів, як ректифікація, сорбція. При проведенні цих процесів випаровування рідин пов’язане з наступною конденсацією одержаної пари. Якщо конденсація пари зменшиться або припиниться, а процес пароутворення буде продовжуватися, то кількість пару буде збільшуватися і тиск в апаратах збільшиться.

Порушення процесу конденсації парів відбувається:

- у результаті зменшення або повного припинення подачі хладоагенту;

- у результаті надходження хладоагентів із більш високою початковою температурою;

- при сильному забрудненні теплообмінної поверхні апаратів (зменшується коефіцієнт тепловіддачі).

 

Потрапляння у високонагріті апарати рідин із низькою

температурою кипіння

Потрапляння у високонагріті апарати рідин із низькою температурою кипіння призводить до інтенсивного випарування рідини і різкого підвищення тиску.

Рідина з низькою температурою кипіння, може потрапити в апарат:

- з продуктом, щонадходить;

- через нещільності теплообмінної поверхні;

- при неправильному переключенні ліній;

- у вигляді конденсатуз парових і продувнихліній.

 

Порушення режиму роботи апаратів з екзотермічними процесами

Порушення режиму роботи апаратів з екзотермічними процесами також призводить до підвищення тиску в апаратах і до можливих пошкоджень. Це відбувається:

- при невчасному відводі надлишкового тепла реакції;

- при порушенні співвідношення речовин, що реагують;

- при збільшенні кількості подаваного каталізатора або ініціатора;

- при невчасному відводі з реактора надлишкових газоподібних продуктів реакції;

- при утворенні пробок у лініях, що стравлюють та відводять речовини.

Зменшення кількості, надлишкового тепла, що відводиться з апарата, відбувається через:

- припинення подачі хладоагента;

- забруднення теплообмінної поверхні;

- зниження інтенсивності перемішування.

 

Дія на матеріал апаратів та трубопроводів навантажень динамічного характеру

Навантаження динамічного характеру також можуть призвести до руйнування апаратів. Динамічні навантаження викликають значно більші напруження в конструкціях апаратів, ніж статичні аналогічної величини. Основні причини динамічних навантажень:

а) різкі зміни тиску в апаратах і трубопроводах:

- в момент пуску апаратів в експлуатацію;

- в момент зупинки апаратів;

- при грубих порушеннях установленого режиму температур та тиску;

б) гідравлічні удари:

- при швидкому закриванні та відкриванні вентилів на трубопроводах;

- при великих пульсаціях подаваної насосами рідини;

- при різкому зміні тиску на будь-якій дільниці трубопроводу;

- потрапляння рідин в газові лінії компресорів;

в) вібрація апаратів і трубопроводів:

- при систематичній зміні внутрішнього тиску;

- при впливі зовнішніх сил, що обурюють.

Наслідком їх є утворення нещільностей у фланцевих з'єднань, порушення швів і навіть руйнування апаратів.

Вібрації можуть мати місце:

- у недостатньо закріплених трубопроводів, що працюють під тиском;

- у апаратів, з’єднаних із поршневими насосами і компресорами;

- у апаратів, розташованих поблизу працюючих агрегатів;

- у недостатньо закріплених апаратів.

Ерозія матеріалу апаратів і трубопроводів

Однією з причин пошкоджень від механічних впливів може бути ерозія матеріалу апаратів і трубопроводів.

Ерозія - механічний знос матеріалу середовищем, що рухається. У результаті ерозії зменшується товщина стінок апаратів (трубопроводів) і виникають небезпечні напруги в них навіть при нормальному веденні технологічного процесу.