[Tisk]  [Poslat e-mailem]  [Hledat v článcích]
Technický posudek čpavkové nádoby pro jímání spalin z likvidace vojenských raket.
Datum: 28.3.2006
Autor: Ing.František Rak
Na základě zadání zákazníka proveden technický posudek válcové tlakové nádoby stabilní, dříve používané k uskladnění čpavku při pmax 20 bar. Nyní změna použití – pro skladování zkomprimovaných spalin 700°C, které vzniknou z technologie spalování paliva z raket určených k likvidaci.

Cíl: Ukázka důležitosti revizních techniků a dalších technických pracovníků jako základní článek, který rozhoduje o bezpečnosti rekonstruovaného výrobku jako vyhrazeného technického zařízení. Revizní nebo zkušební technik je v tomto případě prvním filtrem bezpečnosti, jeho a kolektivní rozhodnutí může a musí smést ze stolu nesmyslné požadavky neznalých zákazníků, viz stručný popis technického posudku.

Posudek proveden pro vojenský opravářský závod.

Technická data tlakové nádoby:

Výrobce: VŽKG nár. pod., Ostrava – kotlárna

Majitel: SINTHESIA chemické závody n. p. SEMTÍN

  • rok výroby: 1952
  • výr. číslo: 6360
  • obsah: 60 050 litrů, hmotnost 32,5 tun
  • hlavní rozměry: ø 3000 mm x 9480 mm
  • max. pracovní přetlak: 20 atp = pmax
  • zkušební přetlak: 30 atp = pzkuš
  • provozní teplota: 50°C
  • Síla materiálu 40 mm
  • Účel: Uskladňovací nádrž na kapalný čpavek

Popis nádoby:

Stojatá válcová nádoby uzavřena dvěma vysokotlakými dny s hrdlem o průměru 450 mm v horním dně.

Materiál: SM plávková ocel z VŽKG n. p.

             Ocel M II značky 11426.1

Vyrobeno dle výkresu č.: Pb. 390/29381z

Tlaková a bezpečnostní výstroj: viz. výpis z Pasportu

Svařeno elektrickým obloukem svarový koeficient V – 0,8; žíháno na 600°C, jiný údaj z výkresu PASPORTU 650°C.

Svary rentgenovány dle platných předpisů.

Síla materiálu pláště a den 40 mm. Ve skutečnosti minimální síla 41,7 viz protokol o měření síly stěn ultrazvukem, nejmenší síla stěny z důvodu důlkové koroze. Hodnoty větší než 40 mm viz tolerance válcování.

Zařazení nádoby do kategorie:

Kategorie nádoby dle část 2.1 ČSN 690010

Původní zařazení: nádoba kategorie 3 podle tlaku a teploty

Čl. 4 - Nádoby spadající do kategorie 2, 3, 4 pracující s ekologicky nebezpečnými látkami, nechráněné sekundární ochranou, se zařazují do kategorie o jeden stupeň vyšší (čpavek). Skutečné původní zařazení – kategorie 2

Nové zařazení podle nového požadavku na změnu nádoby – dle teplot jde o kategorii 2, vzhledem k uskladněné látce spalin jde o zařazení do kategorie č. 1, tedy nádoba, na kterou jsou kladeny ty nejvyšší technické nároky.

Obecný názor na pracovní teplotu a parametry nádoby:

Pracovní teplota je rozhodující pro pevnostní výpočet nádoby. Její výška – výpočtová teplota – určuje hodnotu, za niž nedochází k tečení materiálu za vysokých teplot, tj. do takové teploty, při níž se dovolené namáhání určuje pouze z meze kluzu materiálu. Ve skutečnosti jen v ose nádoby je průřez pláště namáhán tahovou silou více jak 47 tun.

Technické posouzení nádoby z hlediska druhu materiálu a pracovní teploty:

Stávající požadavek 700°C je tak veliký, že bez žádného výpočtu, jen technickým odhadem, by daný materiál – běžná nízkouhlíková konstrukční ocel s pevností v tahu – bývalé označení бpt = 43 kg/mm2 (nyní dle platných norem označováno Rm (MPa) jako minimální hodnota meze pevnosti při výpočetní teplotě) byl v této teplotě za mezí minimální teploty tečení (540 – 580°C) což říká, že by crepp způsobil „žádnou pevnost“. Mez kluzu by v podstatě byla na úrovni cca 10% původní meze kluzu, tedy materiál by nemohl být zatížen žádným tlakem nebo minimálním. Výpočtová teplota slouží k určení fyzikálně-mechanických charakteristik materiálu a dovolených namáhání.

Její výše je dána především druhem materiálu. Materiál pro výrobu nádob a jejich částí se volí podle:

  • výpočtového přetlaku
  • nejnižší a nejvyšší teploty stěny a výpočtové teploty
  • objemu tlakové nádoby
  • konstrukčního řešení
  • chemického složení a charakteru pracovní látky (korozní agresivita, výbušnost, jedovatost atd.)
  • technologických a fyzikálně-chemických vlastností materiálu
  • atd.

Materiály konstrukčních ocelí třídy 11 viz. konkrétní ocel 11426 jsou používané pouze do max. výpočtové teploty 200°C.

Jiné materiály této třídy jsou používány do max.teploty 450°C.

Materiály energetické třídy 15 se používají do teplot nad 500°C, extrémně do 600°C. Materiály nerezové, korozivzdorné a žáruvzdorné jsou třídy 17 a tyto snášejí teploty do 650°C viz. OCEL 17247, 17248.

Extrémním materiálem, který má výpočtovou teplotu do 700°C je OCEL 17481.4 Informace viz. ČSN 690010 část 3.1 – Tlakové nádoby stabilní – Technická pravidla – Materiál.

Pro volbu materiálu v konkrétním případě navíc nutno znát chemický rozbor plynů, které vzniknou spálením raketového paliva. Oxidující složky, oxidy fosforu a síry v kombinaci s těžkými kovy budou rozhodující pro volbu materiálu při korozi za vysokých teplot. Navíc neznáme obsah chlóru a jeho sloučenin, není známá kyselost zkondenzovaných par plynů.

Závěr:

Stávající tlakovou nádobu s běžným nízkouhlíkovým konstrukčním materiálem NELZE použít pro jímání komprimovaných spalin z vyhořelého raketového paliva o teplotě 700°C. Nádoba je navíc přes 50 let stará a nikdo nezná její stávající plastické deformace viz. její minulý provoz, cyklické namáhání s trvalými plastickými deformacemi způsobenými tlakovými rázy za provozu. Vnitřní stěny jsou pravděpodobně v pořádku, neboť nádoby, v nichž je médium čpavek, který obsahuje i minimální množství olejů z různých chladících okruhů a technologií, má stěny dlouhodobě „konzervovány“. Venkovní důlková koroze z revizí ukazuje na porušení, které z počátku nemusí mít rozhodující vliv na pevnostní vlastnosti nádoby, ale jsou to porušení do několika mm hloubky a snižují vrubovou houževnatost. Navíc se neví, jak koroze pokračuje pod hloubkou 3,5 mm do základního materiálu.

Navrhované řešení:

Nádobu, za předpokladu nového výpočtu pevnosti a s ochlazením spalin na max. 200°C by bylo možné využít, ovšem se znalostí, zda-li nejsou v povrchových částech koroze a svarů vlasové praskliny, které by se daly zjistit různými metodami, mimo jiné i tzv. akustickou emisí. Základem je podmínka ochlazení spalin na teplotu pod 200°C a také znalost chemického složení spalin. Ochlazení spalin v protiproudém speciálním žáruvzdorném výměníku s využitím tepla by bylo ekonomicky zajímavé, pokud lze teplo někde využít.

KONEC TECHNICKÉHO POSUDKU.

Celkový pohled na nádobu před opravou, celková povrchová koroze

Druhý pohled na nádobu před opravou, koroze předního víka a opěrek

Tlaková zkouška po opravě

Povrchová koroze na plášti

Jiná povrchová koroze

Nádoba po opravě, vlezný otvor


 Související

Související témata
Nádoby P-B, LPG, ...
Topené nádoby

 Hodnocení
Zhodnoťte, jak se Vám článek líbil (1 = výborný ... 5 = špatný)
 
průměrné hodnocení: 1 (počet známek: 1) 

Diskuze ke článku
V diskuzi není žádný příspěvek
Přihlášení/odhlášení odběru příspěvků e-mailem:
váš e-mail:

Podmínky užívání portálu TLAKinfo.
Připomínky, náměty a dotazy - redakce portálu.
© Copyright DEKRA CZ, a.s. 2005-2019, všechna práva vyhrazena.