Nebezpečí řízená při provozu tlakové sestavy
Provozovatel zařízení má tedy pod kontrolou určité druhy poruch, neboť „určuje“ provozní zatížení, proto musí ohlídat nebezpečí, která vychází z nebezpečí zbytkových. Jsou to
Nebezpečí překročení korozního přídavku plošnou korozí. Patří do skupiny nebezpečí závislá na ztrátě odolnosti materiálu s následkem ztráty integrity tlakového zařízení a podskupiny nebezpečí porušení integrity při překročení dovoleného napětí odvozeného z meze kluzu a/nebo pevnosti materiálu.
Koroze je samovolné, postupné rozrušení kovů či nekovových organických i anorganických materiálů (např. horniny či plasty) vlivem chemické nebo elektrochemické reakce s okolním prostředím. Může probíhat v atmosféře nebo jiných plynech, ve vodě a jiných kapalinách, zeminách a různých chemických látkách, které jsou s materiálem ve styku.
Všeobecně platí, že při úbytku stěny tlaková sestava nad dovolenou mez, hrozí lom v nejvíce namáhaném místě. Zde koresponduje riziko s mezním stavem, který je nazývaný a počítaný jako kontrola pevnosti. Při návrhu se určí v závislosti na životnosti a na korozní agresivitě velikost korozní přirážky
Způsob kontroly. Nejvhodnější kontrola je měření tloušťky stěny ultrazvukem a následný výpočet úbytku korozní přirážky
Nebezpečí překročení erozního přídavku plošnou erozí. Patří do skupiny nebezpečí závislá na ztrátě odolnosti materiálu s následkem ztráty integrity tlakového zařízení a podskupiny nebezpečí porušení integrity při překročení dovoleného napětí odvozeného z meze kluzu a/nebo pevnosti materiálu. Při návrhu se určí v závislosti na životnosti a na korozní agresivitě velikost korozní přirážky
Eroze (tj. druh mechanického opotřebení) působí na tlakovou sestavu, jestliže je v médiu obsažena též pevná fáze. Typickým příkladem je opotřebení tlaková sestava, kdy vzduch dopravuje nějaký sypký materiál. Dalším příkladem je parovod, který bývá opotřebován spoustou drobných kapiček vody. Zde v této kapitole však hodnotíme pouze plošnou erozi.
Způsob kontroly. Nejvhodnější kontrola je měření tloušťky stěny ultrazvukem a následný výpočet úbytku korozní přirážky
Nebezpečí nerovnoměrného překročení korozního/erozního přídavku Dále zde je problém nerovnoměrného postupu koroze či eroze. Zde je nejčastější možnost rychlého erozního opotřebení u kolen v případě výskytu pevné fáze v plynu anebo kapalině.
Další příklad nerovnoměrného opotřebení je důlková koroze.
V takovýchto případech je nutný pevnostní výpočet zkorodovaných částí
Problémem nerovnoměrného korozně erozního opotřebení se zabývá například normy:
- ČSN 69 0010-4.12 Tlakové nádoby stabilní – Technická pravidla – Výpočet pevnosti Část 4.12: Vyztužování otvorů
- TPG 700 02 – Stanovení technického stavu nízkotlakých a středotlakých plynovodních sítí z oceli. Diagnostické metody, Příloha 2 Pevnostní výpočet tloušťky stěny plynovodu při korozním napadení.
Jsou zde uvedeny vzorce pro výpočet: minimální tloušťky stěny, limitní tloušťku stěny, okrajová tloušťka stěny, největší délky nejhlubší vady ze všech zjištěných, vzdálenosti mezi okrajem nejhlubší vady a nejbližším okrajem další zjištěné vady a vnitřního tlaku takto korozí napadeného potrubí.
Způsob kontroly. Nejvhodnější kontrola je měření tloušťky stěny ultrazvukem a následný výpočet úbytku korozní přirážky. Velikost důlku a hloubku je možné měřit posuvným měřidlem.
Překročení dovoleného napětí způsobeného vibracemi. Patří do skupiny nebezpečí závislá na ztrátě odolnosti materiálu s následkem ztráty integrity tlakového zařízení a podskupiny nebezpečí porušení integrity při překročení dovoleného napětí odvozeného z meze kluzu a/nebo pevnosti materiálu.
Vibrace potrubí působením rezonance může nastat v průběhu provozování, i když při převzetí zařízení byla vibrace projektem odstraněna. A to protože se hmotnost a tuhost tlaková sestava během jeho životnosti mění. Například postupuje koroze zvenku i zevnitř, izolace se nasákne nějakou tekutinou, kluzná podpěra na své kluzné ploše se zanese či zkoroduje atd. Nebezpečí vibrace je především u potrubního systému, kde je zapojeno pístové čerpadlo či kompresor anebo turbína. V případě vibrace potrubí je ale kritickým bodem svařovaný spoj mezi hrdlem a pláštěm na tlakové nádobě.
Vibrace může způsobit kromě únavy i mezní stav překročení dovoleného napětí při deformaci velikosti amplitudy. : Napětí od deformace tlaková sestava amplitudou je tak velké, že v tlaková sestava je překročena mez kluzu a následně nastane porucha. Napětí může být ještě zvětšeno koncentrací napětí. Potom odolnost tlaková sestava je dána odolností konstrukce při prosté pevnostní únosnosti určená mezí kluzu či mezí pevnosti popsané v následující kapitole.
Překročení dovoleného napětí poklesem podpěry potrubí anebo tlakové nádoby. Patří do skupiny nebezpečí závislá na ztrátě odolnosti materiálu s následkem ztráty integrity tlakového zařízení a podskupiny nebezpečí porušení integrity při překročení dovoleného napětí odvozeného z meze kluzu a/nebo pevnosti materiálu.
Pokles podpěry může být jen jednorázový a je zapříčiněn pohybem zeminy, deformací podpěrné ocelové konstrukce anebo zemětřesením. Způsobuje sekundární napětí.
Únava nízkocyklová. Patří do skupiny nebezpečí závislá na ztrátě odolnosti materiálu s následkem ztráty integrity tlakového zařízení a podskupiny. Nebezpečí únavového lomu.
Nízkocyklová únava je způsobena častým přerušováním provozu tlaková sestava, tj. častým najetím a sjetím zařízení. Nezapočítáme-li vložené cykly, potom maximální počet najetí a sjetí bez provedení únavového výpočtu může být 500. V případě, že se únavový výpočet provádí, měl by být návrh tlaková sestava proveden tak, aby tlaková sestava vydrželo bez úhony plánovanou životnost. Proto předpokládáme dokonalou výstupní kontrolu, týkající se výroby, montáže i návrhu, včetně provedeného výpočtu na únavu. V takovémto případě musí být jasně definována maximální životnost tlaková sestava počtem cyklů.
Všeobecně platí, při překročení dovoleného únavového namáhání hrozí lom v nejvíce namáhaném místě. Zde koresponduje riziko s mezním stavem tlaková sestava, který je nazývaný a počítaný jako únavová únosnost.
Překročení dovolené creepové deformace. Ošetření možnosti překročení dovolené creepové deformace ve fázi návrhu spočívá v určení počtu provozních hodin a teploty za stanovenou životnost a na dalším výpočtu.
U životnosti tlakové sestavy omezené creepem, je nutné sledovat předpokládaný počet provozních hodin pro tuto životnost při předpokládané teplotě.
V materiálových listech anebo jiných materiálových normách jsou určeny mezní napětí pro danou teplotu a daný počet provozních hodin tak, aby creepová deformace nepřekročila 1% za 100 000 hod. Toto mezní napětí se dále dělí koeficientem bezpečnosti SFcr a dostáváme napětí dovolené, s kterým ve výpočtu zacházíme tak, jakoby to bylo jakékoli jiné dovolené napětí.
V případě inspekce anebo jestliže je instalován monitorovací systém bezpečnosti, pak sleduje, aby nebyla překročena creepová deformace 1% (střední hodnota) pro 100 000 h.
Nebezpečí porušení těsnosti přírubového spoje. Porušení těsnosti přírubového spoje se zjistí při pravidelné kontrole, revizi či inspekci. Také zde může být umístěno čidlo pro zjišťování úniku tekutiny.
Po zjištění úniku a vyhodnocení rizika je nutné přistoupit k opravě. Na závěr se provede těstnostní zkouška celého úseku.