U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji goriva, za koje se primjenjuje točka (b) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (c) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (d) ovog članka, primjenjuje se

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji goriva, za koje se primjenjuje točka (b) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (c) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (d) ovog članka, primjenjuje se

U procesu industrijerafinerije, kemijske tvornice i offshore platformepožar je krajnji izazov u dizajnu. Kad se dogodi požar, cevovodni sustavi moraju učiniti više od samo prenosa tekućine; oni moraju održati strukturu dovoljno dugo da se može hitno isključiti, pritisnuti i evakuirati.

Za kritične primjene, ugljični čelik često se previše brzo raspada u uvjetima požara zbog brzog gubitka čvrstoće i oksidacije. Ovdje se nikl legure ući u razgovor. No nije dovoljno samo navesti "slag za visoke temperature". Razumijevanje ponašanja materijala poput Hastelloy C276 pod ekstremnom toplinskom izloženostii projektiranje sustava u skladu s tim neophodno je za pravi projekt sigurnosti od požara.

U ovom članku razmatra se reakcija metalurških legura nikla na požar, strategije dizajniranja koje poboljšavaju sigurnost i ključna razlika između "usluga na visokim temperaturama" i "preživljavanja požara".

Požar: Što znači "izvanredno izlaganje toplini"?

Prije nego što razgovaramo o materijalnom ponašanju, moramo definirati toplinsku uvredu. Vatrene ploče nisu jednake; slijede vremenske i temperaturne krivulje koje utvrđuju standardi kao što su ISO 834 ili ASTM E119 .

• S druge strane, proizvodi od metala: Tipično za vatre u zgradama, dostižu ~ 925 ° C (1700 ° F) u roku od 60 minuta.

• Udio u emisiji ugljikovodika: Mnogo je teže, dostiže 1100 ° C (2012 ° F) za manje od 10 minuta. U slučaju da je proizvodnja nafte u skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, to znači da je proizvodnja nafte u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka.

U tim uvjetima materijali doživljavaju:

1. Brzo zagrijavanje: Termalni gradijenti uzrokuju diferencijalno širenje i stres.

2. Fazna nestabilnost: Visoke temperature mogu promijeniti mikrostrukturu.

3. Oksidiranje/sulfidiranje: Reaktivne vatrene atmosfere napadaju površinu.

4. -Pojed i pukotina. Trajni stres pri povišenim temperaturama dovodi do vremensko-zavisne deformacije.

Niklove legure protiv vatre: Priča o dva temperaturna režima

Od ključne je važnosti razlikovati dva pojma: služba visoke temperature (ako legura neprekidno radi na povišenim temperaturama) i preživljavanje u požaru (kada legura mora izdržati ekstremne uvjete tijekom kratkog, definiranog razdoblja).

Slike za održavanje na visokim temperaturama

Selekcije poput Sanicro® 31HT (UNS N08810/N08811) su izričito dizajnirane za neprekidno korištenje na visokim temperaturama. Prema podacima proizvođača, ova legura može se koristiti na temperaturama do približno u skladu s člankom 3. stavkom 1. u zraku - Što? Njegove karakteristike uključuju:

• Snaga puzanja: Održava dimenzionalnu stabilnost pod opterećenjem.

• Otpornost na oksidaciju: U obliku zaštitne šale hrom oksida koji usporava daljnju degradaciju. Isotermni ispit oksidacije pri 1100 °C pokazuje stopu korozije od samo ~ 0,8 mm/godinu nakon 100 sati .

• Otpornost na karburizaciju: Odupire se apsorpciji ugljika iz atmosferskih ugljikovodika, sprečavajući krhkost .

Stvarnost preživljavanja u požaru

Hastelloy C276, iako je poznat po otpornosti na koroziju, ima drugačiji profil. Njegova maksimalna temperatura upotrebe u zraku navodi se kao 1090°C (1994°F)  , s rasponom topljenja od 1270-1390°C (2318-2534°F)  - Što? To znači:

• Neće se otopiti u tipičnoj vatri ugljikovodika. Temperatura vatre (1100°C) je ispod temperature solidusa.

• Međutim, snaga se brzo smanjuje. Na 800 °C i više, snaga prinosa opada na djelić vrijednosti sobne temperature.

• Događaju se mikro-strukturne promjene. U slučaju da se materijal ne može izvesti na hladno, potrebno je osigurati da je u stanju da se ne može izbaciti iz vatre. - Što? Iako to možda ne dovodi do neuspjeha tijekom požar ugrožava integritet nakon požara.

Kritska svojstva materijala za projektiranje za zaštitu od požara

Prilikom projektiranja cijevi od niklnih legura za zaštitu od požara, četiri svojstva dominiraju inženjerskoj analizi.

1. za Tačka topljenja (krajnja granica)

Apsolutna donja granica preživljavanja. Raspon topljenja Hastelloya C276 počinje oko 1270°C (2318°F)  - Što? Budući da su ugljikovodikove vatre najviše oko 1100°C, postoji sigurnosna marža, ali samo ako legura ostane zaštićena od lokalnih vrućih točaka.

2. - Što? Snaga na visoke temperature (granica konstrukcije)

Na sobnoj temperaturi, C276 ima otpornost na vladanje od približno s druge strane, za sve proizvode koji sadrže:  - Što? Na 538°C (1000°F), to pada na smanjenje emisije CO2  - Što? Na 800 °C, čvrstoća je minimalna. Dizajn koji je siguran za požar pretpostavlja da cijev može izgubiti svu strukturnu čvrstoću i da mora biti podržana samostalno ili pritisnuta prije nego što dostigne kritičnu temperaturu.

3. Slijedi sljedeće: Termalna ekspanzija (faktor kompatibilnosti)

Nikl legure imaju koeficijenata toplinske dilatacije oko smanjenje i smanjenje emisije  - Što? To je manje od austenitskog nehrđajućeg čelika, ali više od ugljikovog čelika. U sustavu s mješovitim materijalima (npr. C276 cijevi povezane s ventilima od nehrđajućeg čelika), diferencijalno širenje tijekom brzog zagrijavanja stvara jake napore na spojevima. Potrebne su petlje, spajališta za proširenje ili pažljiv dizajn zadržavanja.

4. - Što? Otpornost na oksidaciju (faktor preživljavanja)

Na temperaturi vatre, oksidacija se dramatično ubrzava. Podaci za visoke temperature legura kao Sanicro 31HT pokazuju paraboličku kinetiku oksidacijeoksidni sloj se postupno deblja - Što? Za C276, sadržaj hroma (14,5-16,5%) pruža dobru otpornost na oksidaciju , što mu omogućuje da zadrži površinski integritet duže od niskorazvojnih čelika.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

Izbor prave legure je samo pola bitke. Dizajn za zaštitu od požara zahtijeva pristup na razini sustava.

1. za Depresijacija i pad pritiska

Najuspješnija zaštita od požara je uklanjanje unutarnjeg pritiska. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji električne energije, za koje se primjenjuje točka (b) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (c) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (d) ovog članka, za koje se Brzim ventilacijom sadržaja smanjuje se pritisak na zid vruće cijevi, a efekat hlađenja gasova koji se šire može smanjiti temperaturu metala.

2. - Što? U slučaju da je to potrebno, potrebno je utvrditi:

Čak i legure nikla imaju koristi od izolacije. U skladu s člankom 3. stavkom 1.

• Odgodite podizanje temperature: Izolacija usporava prijenos topline u metal, čuvajući čvrstoću duže vrijeme (obično 60-120 minuta, prema industrijskim standardima).

• Zaštita flange i ventila: Ove mehaničke komponente često su slabije od same cijevi. Neogorivi pokrivači ili kutije osiguravaju da ne curu prije nego što se cijev pritisne.

3. Slijedi sljedeće: Analiza stresa u vatrenim uvjetima

Tradicionalna analiza napona cijevi uzima u obzir radne i konstrukcijske uvjete. "Sredstva za upravljanje" su:

• Smanjeni modul elastičnosti pri povišenim temperaturama.

• U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi razinu i razinu toplotne eksplozije.

• Ustanovi podrškevodnici i sidra moraju biti u stanju pomaknuti se bez pretjeranog pritiska na dušeke na plovila.

4. - Što? Izbor materijala za komponente izložene požaru

Ne mora svaki dio biti čvrsta legura nikla. Razmotrimo sljedeće:

• Sljedeći: Karbonska čelika za čvrstoću, C276 obloga za otpornost na koroziju i zaštitu od požara. Čelični materijal brzo gubi snagu, ali obloga mu pruža barijeru.

• U slučaju da je to potrebno, mora se upotrebljavati: Za neprekidnu izloženost iznad 550 °C određene su legure poput Sanicro 31HT (N08810/N08811) s kontrolisanom veličinom zrna za snagu puzanja .

• Sladivost s metalnim punjenjem: Ako se zavari C276 za požarno sigurno korištenje, osigurati da metal za punjenje (npr. ERNiCrMo-4) odgovara ili premašuje karakteristike osnovnog metala pri visokim temperaturama. U slučaju da se ne primjenjuje, potrebno je upotrijebiti sljedeće metode: .

Studija slučaja: Vatreni ugljikovodik u odjeljku grijača

Uzmimo za primjer peć za reformu u vodikovoj tvornici. "Specifični proizvodi" koji sadrže: Materijali poput Sanicro 31HT su odabrani posebno za ovu zadaću - Što? Ako pukotina cijevi izazove vatru u mlazniku, okolna cijevi su iznenada izložene udarcu plamena na 1100 °C.

Što se događa? -Ne znam.

• U blizini plamena: Lokalno zagrijavanje uzrokuje brzu ekspanziju i potencijalno savijanje.

• Nizvodno: Vatra možda ne udara izravno, ali radijantna toplina podiže temperature.

• Nakon vatre: U slučaju da se ne primijenjuje, ispitivanje se provodi u skladu s člankom 6. stavkom 2. U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog standarda, ispitivanje mora biti obavljeno u skladu s člankom 6. stavkom 2.

Ovaj scenarij naglašava važnost projektiranja za preživljavanje tijekom požara, ne nužno pONOVNO KORISTI poslije. Cilj je projektiranja za zaštitu od požara da se tekućina zadrži dok se ne može sigurno zapaliti ili izolirati.

Standardi i ispitivanje

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve sustave cevi za proizvodnju goriva koji su proizvedeni u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (a) ovog članka, za sve sustave cevi za proizvodnju goriva za proizvodnju goriva za Iako se mnogi fokusiraju na ventile, ista načela primjenjuju se i na cijevi.

• U skladu s člankom 6. stavkom 1. U slučaju požara, mora se osigurati da valjci/mekakvi sjedali ne izazovu prekomjeran curenje.

• U skladu s člankom 6. stavkom 1. Standardne vatrene krivulje za određivanje otpornosti na vatru građevinskih elemenata .

• Europski kod 3 (EN 1993-1-2): Izvršavanje zahtjeva za zaštitu od požara .

Za cijevi od legure nikla, podaci o specifičnim požarnim ispitivanjima mogu biti ograničeni. Inženjeri se često oslanjaju na objavljena mehanička svojstva pri povišenim temperaturama i konzervativne pretpostavke o dizajnu.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

Na temelju ponašanja materijala i načela dizajniranja o kojima je razgovarano, evo nekoliko praktičnih preporuka:

1. Definirajte scenario požara: U slučaju požara, u slučaju požara, potrebno je utvrditi razinu požara i vrijeme trajanja požara. Koristi ovo za postavljanje termičke granične uvjete.

2. Provjerite granice materijala: Provjerite tačku topljenja legure, čvrstoću pri visokim temperaturama (Rp0,2 pri 800-1000 °C) i brzinu oksidacije. Za C276, maksimalna temperatura upotrebe je ~1090°C, ali je čvrstoća minimalnarazmišljajte u skladu s tim .

3. Modelo toplinske ekspanzije: Izvršite analizu stresa s slučajem požara. Računajte za diferencijalnu ekspanziju između materijala.

4. Integrirati s PFP-om i EDP-om: Koordinacija primjene izolacije i vremena pritiskanja. Cilj je da se temperatura metala drži ispod kritičnih granica dok se pritisak ne smanji.

5. Plan za inspekciju nakon požara: Nakon bilo kakvog velikog požara, pretpostavimo metalurški oštećenje. U slučaju da se ne provede testiranje, potrebno je provjeriti da li je testiranje provedeno u skladu s člankom 6. stavkom 1.

Zaključak

Nikl legure poput Hastelloy C276 nude inherentne prednosti za vatreno sigurne cijevi: visoke tačke topljenja, otpornost na oksidaciju i zadržavanje otpornosti na koroziju nakon izlaganja. Međutim, oni nisu nepobjedivi. Čvrstoća brzo opada iznad 800 °C, a mikro-strukturne promjene mogu ugroziti integritet nakon paljenja.

Pravi požarni dizajn prepoznaje ove granice. U kombinaciji s robusnim inženjerskim sustavima za smanjenje tlaka, pasivnom zaštitom i pažljivom analizom napona, osigurava se da kad se dogodi požar, cijevi zadrže dovoljno dugo da spriječe eskalaciju.

U okruženju s visokim rizikom u proizvodnoj tvornici, sigurnost od požara ne ovisi samo o materijalu, već i o cjelokupnom dizajnu sustava. A za najkritičnije linije, dobro dizajniran nikl legura sustav pruža najbolje moguće osiguranje.