كيفية اختيار صمام لخط أنابيب الأكسجين؟

للأكسجين خصائص كيميائية نشطة عادة. وهي مادة مؤكسدة قوية وقابلة للاحتراق ويمكن أن تتحد مع معظم العناصر لتكوين أكاسيد باستثناء الذهب والفضة والغازات الخاملة مثل الهيليوم والنيون والأرجون والكريبتون. ويحدث الانفجار عندما يمتزج الأكسجين مع الغازات القابلة للاحتراق (الأسيتيلين والهيدروجين والميثان وغيرها) بنسبة معينة أو عندما يواجه صمام الأنبوب حريقًا مفاجئًا. يتغير تدفق الأكسجين في نظام خطوط الأنابيب في عملية نقل غاز الأكسجين، قامت جمعية الغاز الصناعي الأوروبية (EIGA) بتطوير معيار IGC Doc 13/12E "أنظمة خطوط أنابيب وأنابيب الأكسجين" الذي قسم ظروف عمل الأكسجين من أجل "التأثير" و" غير مؤثر". "الاصطدام" مناسبة خطيرة لأنه من السهل تحفيز الطاقة مما يسبب الاحتراق والانفجار. صمام الأكسجين هو "حدث الاصطدام" النموذجي.

صمام الأكسجين هو نوع من الصمامات الخاصة المصممة لخط أنابيب الأكسجين، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في الصناعات المعدنية والبترولية والكيميائية وغيرها من الصناعات التي تتضمن الأكسجين. تقتصر مادة صمام الأكسجين على ضغط العمل ومعدل التدفق لمنع تصادم الجزيئات والشوائب في خط الأنابيب. لذلك، يجب على المهندس أن يأخذ بعين الاعتبار الاحتكاك والكهرباء الساكنة والاشتعال غير المعدني والملوثات المحتملة (تآكل سطح الفولاذ الكربوني) وعوامل أخرى عند اختيار صمام الأكسجين.

لماذا تكون صمامات الأكسجين عرضة للانفجار؟

• الصدأ والغبار وخبث اللحام الموجود في الأنبوب يسبب الاحتراق عن طريق الاحتكاك بالصمام.

في عملية النقل، سوف يحتك الأكسجين المضغوط ويصطدم بالزيت أو خردة أكسيد الحديد أو احتراق الجسيمات الصغيرة (مسحوق الفحم أو جزيئات الكربون أو الألياف العضوية)، مما يؤدي إلى كمية كبيرة من حرارة الاحتكاك، مما يؤدي إلى احتراق الأنابيب و المعدات، والتي تتعلق بنوع الشوائب وحجم الجسيمات وسرعة تدفق الهواء. من السهل احتراق مسحوق الحديد بالأكسجين، وكلما كان حجم الجسيمات أصغر، انخفضت نقطة الاشتعال؛ كلما زادت السرعة، أصبح الاحتراق أسهل.

• يمكن للأكسجين المضغوط بشكل ثابت أن يشعل المواد القابلة للاحتراق.

سوف تشتعل المواد ذات نقطة الاشتعال المنخفضة مثل الزيت والمطاط الموجودة في الصمام عند درجة حرارة محلية عالية. يتفاعل المعدن مع الأكسجين، ويتم تكثيف تفاعل الأكسدة هذا بشكل كبير عن طريق زيادة نقاء الأكسجين وضغطه. على سبيل المثال، أمام الصمام 15 ميجا باسكال، ودرجة الحرارة 20 درجة مئوية، والضغط خلف الصمام 0.1 ميجا باسكال، إذا تم فتح الصمام بسرعة، يمكن أن تصل درجة حرارة الأكسجين بعد الصمام إلى 553 درجة مئوية وفقًا لحساب الضغط الأدياباتي. الصيغة التي وصلت أو تجاوزت نقطة الاشتعال لبعض المواد.

• نقطة الاشتعال المنخفضة للمواد القابلة للاحتراق في الأكسجين النقي عالي الضغط هي تحفيز احتراق صمام الأكسجين

تعتمد شدة تفاعل الأكسدة على تركيز الأكسجين وضغطه. يحدث تفاعل الأكسدة بعنف في الأكسجين النقي، وفي الوقت نفسه يطلق كمية كبيرة من الحرارة، وبالتالي فإن صمام الأكسجين الموجود في الأكسجين النقي عالي الضغط ينطوي على خطر محتمل كبير. وقد أثبتت الاختبارات أن طاقة تفجير النار تتناسب عكسيا مع مربع الضغط، مما يشكل خطرا كبيرا على صمام الأكسجين.

يجب تنظيف الأنابيب وتركيبات الصمامات والحشيات وجميع المواد الملامسة للأكسجين في خطوط الأنابيب بشكل صارم نظرًا للخصائص الخاصة للأكسجين، ويجب تطهيرها وإزالة الشحوم منها قبل التركيب لمنع إنتاج الحديد الخردة والشحوم والغبار والجزيئات الصلبة الصغيرة جدًا أو تركها في عملية التصنيع. عندما يكونون في الأكسجين من خلال الصمام، من السهل أن يسببوا احتكاكًا أو خطر انفجار.

كيفية اختيار الصمام المستخدم للأكسجين؟

بعض المشاريع تحظر صراحة بوابة الصمامات من استخدامها في خطوط أنابيب الأكسجين مع ضغط تصميمي أكبر من 0.1 ميجا باسكال. وذلك لأن سطح الختم لصمامات البوابة سوف يتضرر بسبب الاحتكاك في الحركة النسبية (أي فتح/إغلاق الصمام)، مما يتسبب في سقوط "جزيئات مسحوق الحديد" الصغيرة من سطح الختم واشتعال النار بسهولة. وبالمثل، فإن خط الأكسجين لنوع آخر من الصمامات سوف ينفجر أيضًا في اللحظة التي يكون فيها فرق الضغط بين جانبي الصمام كبيرًا وينفتح الصمام بسرعة.

• نوع الصمام

الصمام المثبت في خط أنابيب الأكسجين هو بشكل عام صمام كروي، واتجاه التدفق العام لوسط الصمام هو للأسفل وللخارج، في حين أن صمام الأكسجين هو العكس لضمان قوة جذعية جيدة وإغلاق سريع لقلب الصمام.

• مادة الصمام

جسم الصمام: يوصى باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ تحت 3MPa؛ يتم استخدام سبائك الفولاذ Inconel 625 أو Monel 400 فوق 3MPa.

• تقليم

(1) تتم معالجة الأجزاء الداخلية للصمام بمادة Inconel 625 وتصلب السطح؛

(2) مادة جذع/كم الصمام هي Inconel X-750 أو Inconel 718؛

(3) يجب أن يكون الصمام غير مختزل ويحتفظ بنفس العيار مع الأنبوب الأصلي؛ المقعد الأساسي للصمام غير مناسب للحام الأسطح الصلبة؛

(4) مادة حلقة ختم الصمام عبارة عن جرافيت مصبوب غير دهني (محتوى منخفض الكربون) ؛

(5) يتم استخدام التعبئة المزدوجة لغطاء الصمام العلوي. التعبئة عبارة عن جرافيت خالي من الشحوم ومقاوم لدرجة الحرارة العالية (468 درجة مئوية).

(6) الأكسجين في تدفق الأزيز أو الأخاديد سوف ينتج احتكاكًا عالي السرعة، مما ينتج عنه تراكم كمية كبيرة من الحرارة وقد ينفجر بمركبات الكربون، يجب أن يفي تشطيب السطح الداخلي للصمام بمتطلبات ISO 8051-1 Sa2 .

مزيد من المعلومات حول صمام الأكسجين، اتصل بنا الآن!