4. Внешние механические удары.

Внешние механические удары могут быть вызваны технической неисправностью и нарушением работы внутрицехового транспорта (мостовых кранов, талей, подъемников, колесного транспорта, транспортерных устройств и т.п.), применением в периоды ремонта инструментов ударного действия и т.п.

5. Эрозийный износ.

Механический износ материала стенок аппарата или трубопровода под действием движущейся среды называется эрозией.

Эрозия происходит при обтекании стенок потоком твердых, жидких или газообразных веществ, а также при действии электрических разрядов. Частицы вещества, ударяясь о материал стенки, разрушают ее поверхностный слой, толщина стенки постоянно уменьшается равномерно или в виде локальных мест разрушения (кратеров, каверн и т.п.).

В результате такого износа могут возникнуть опасные внутренние напряжения в стенках аппаратов и трубопроводов даже при нормальных рабочих нагрузках, т.е. без отклонения от нормального режима технологии.

Эрозийный износ усиливается при увеличении плотности вещества движущегося потока, скорости движения ударяющихся о стенку частиц, шероховатости поверхности стенки и т.п.

Особенно интенсивно эрозия протекает при наличии в движущемся потоке жидкости или газа взвешенных твердых частиц.

В связи с этим эрозийному износу больше подвержены стенки аппаратов и трубопроводов в местах изменения направления движения потока (места ввода начальной смеси и шлемовые трубы ректификационных колонн, калачи и ретурбенды змеевиков трубчатых печей, повороты трубопроводов).

Исходя из главного разрушающего фактора, различают эрозию:

• Газовую. При газовой эрозии металл разрушается под действием струи газов.

• Абразивную. При абразивной эрозии металл разрушается под действием находящихся в потоке жидкости или газа взвешенных твердых частиц.

• Кавитационную. При кавитационной эрозии металл разрушается под действием парогазовых пузырьков в струе жидкости, попавших в область повышенного давления (например, в гидравлических машинах).

• Электрическую. При электрической эрозии металл разрушается под действием электрических искр.

• Ультразвуковую. При ультразвуковой эрозии металл разрушается под действием звуковых колебаний, вызванных взвешенными в жидкости твердыми частицами.

Вопрос 2. Температурные воздействия

Под воздействием температуры на материал стенок аппаратов и трубопроводов возникает опасность их повреждения в результате появления температурных напряжений и изменения механических свойств металлов.

Как известно, механические свойства металлов изменяются под воздействием высоких и низких температур.

Рассмотрим, в каких случаях возникают температурные напряжения металлических стенок аппаратов и трубопроводов и как влияют температурные напряжения на аппараты и оборудование.

1. Температурные напряжения в металле

Итак, температурные напряжения в металле возникают при изменении температуры стенок аппаратов и трубопроводов под воздействием внутреннего и внешнего тепла как следствие изменения линейных размеров отдельных элементов, узлов и конструкции аппарата и трубопровода в целом.

Температурные напряжения могут возникать только тогда, когда конструкция аппарата или трубопровода препятствует свободному изменению ее линейных размеров.

На практике температурные напряжения возникают:

• при жестком креплении трубопроводов;

• неодинаковой температуре отдельных элементов аппарата сложной конструкции (например, в кожухотрубчатых теплообменниках);

• в толстостенных аппаратах и в аппаратах, изготовленных из разнородных металлов;

• при резком изменении температуры (например, при пуске и остановке аппаратов, при попадании на нагретую поверхность компактной водной струи во время тушения пожара).

Во всех этих случаях можно приближенно определить действительное значение образующего температурного напряжения.

Величину температурных напряжений, возникающих от нагревания в жестко закрепленных участках трубопровода или узлах аппарата, определяют по формуле:

,

где: - температурное напряжение, Па;

а - коэффициент линейного расширения, К^-1;

- изменение температуры, ^оС;

Е - модуль упругости материала, Па.

2. Действие высокой температуры на материал стенок аппаратов и трубопроводов может быть вызвано производственной необходимостью (например, высокой рабочей температурой в аппаратах огневого действия) или быть следствием аварии или пожара на установке.

Высокая температура может вызвать значительное снижение механических (прочностных) свойств металлов и, следовательно, появление медленно нарастающих во времени пластических деформаций даже тогда, когда напряжение от рабочих нагрузок не будет превышать предела текучести данного материала. При появлении признаков ползучести металлов возникает реальная угроза повреждения аппарата или трубопровода.

Выбор материала в таких случаях играет большую роль.

В зависимости от выбора материала, используемого для изготовления аппаратов и трубопроводов, явления ползучести металла проявляются в той или иной степени.

Так, например, обычные конструкционные углеродистые стали наиболее подвержены такому явлению. Легированные и особенно жаропрочные стали, при высоких температурах, изменяют свои механические свойства незначительно.

Но даже при правильном выборе материала опасность повреждения аппаратов и трубопроводов при действии высокой температуры не устраняется полностью вследствие возможности нарушения температурного режима.

3. Действие низкой температуры на производственное оборудование может быть связано с осуществлением технологических процессов, в которых в качестве хладоагентов используются сжиженные газы, имеющие весьма низкую температуру кипения, а также с размещением и работой технологического оборудования на открытых площадках в зимнее время года в районах Урала, Сибири, Крайнего севера.

При неправильном выборе материала или его переохлаждении низкие температуры могут вызвать изменение механических свойств и, в частности, снижение ударной вязкости металлов.

Особенно заметно, ударная вязкость снижается у обычных углеродистых сталей, которые при низких температурах становятся хрупкими. Чем больше содержание углерода склонность к хрупкому разрушению, например, у конструкционных сталей, увеличивается.

Потеря ударной вязкости (прочности) при действии других сопутствующих факторов (вибрации, гидравлических ударов и т. п.) приводит сначала к образованию трещин в стенках аппаратов. При этом возникает угроза полного их разрушения даже при отсутствии каких-либо признаков нарушения технологического режима работы аппаратов.