Спосіб виготовлення запобіжних мембран

Винахід відноситься до захисту технологічного устаткування хімічної, нафтохімічної й інших галузей промисловості від аварійного росту тиску при його підвищенні понад установлені межі, шляхом скидання надлишкового тиску через запобіжні пристрої, таких як запобіжні мембрани, клапани й ін. Відомий спосіб виготовлення запобіжних мембран, що полягає в тім, що випинання куполу мембрани роблять на гідравлічних пресах за допомогою спеціальних затискних пристосувань, шляхом навантаження заготовок з тонколистового прокату (фольга, стрічка) тиском рідини або газу (Водяник В.И. Взрывозащита технологического оборудования. - Москва: Химия, 1991). Недоліком цього способу є великий розкид тиску спрацьовування мембран. Це обумовлюється тим, що тонколистовий прокат пластичних металів, з яких виготовляються мембрани (нікель, алюміній, латунь, мідь і ін.), має дуже нестабільні механічні властивості і при серійному виробництві важко досягти виготовлення мембран високої точності. Крім того, тиск спрацьовування кожної окремої мембрани в партії, що допускається в експлуатацію, залишається в цьому випадку невідомим (відомий тільки можливий інтервал тиску спрацьовування), існує також і ризик помилкового спрацьовування мембран (руйнування при нормальному робочому тиску в апараті, що захищається). Відомий також спосіб виготовлення мембран, заснований на явищі акустичної емісії (АЕ) - емісії хвиль напруг, що виникає в процесах деформування і руйнування конструкцій і може бути використана для дослідження і визначення граничних (критичних) станів різних конструкцій, вчасності для прогнозування тиску спрацьовування мембран (A.M. Лямзин, В.И. Мешков, B.E. Власкина. "Контроль предельного состояния мембран, применяемых для защиты оборудования, работающего под давлением". ВНТИС "Нефтепереработка" 1987, №10). Цей спосіб заснований на експериментально встановленій залежності тиску спрацьовування мембран Р ср і максимальним значенням інтенсивності Nmax АЕ. По цьому способі в процесі формування купола мембрани її навантажують тиском близьким до критичного стану (руйнуванню), тому що при такому навантаженні відбувається різке зростання сигналів АЕ, і по досягненні вищої інтенсивності сигналів АЕ судять про тиск спрацьовування мембран. Недоліком цього способу є те, що при формуванні купола мембрани, матеріал мембрани доводять до межі текучості, тобто майже до руйнування, у результаті чого - на поверхні купола окремих мембран з'являються ослаблені місця, шорсткість, що приводить до зниження терміну служби мембран, збільшення можливості їх помилкового спрацьовування, а також до зміни інтервалу і стабільності тиску спрацьовування в партії виготовлених мембран при їхній експлуатації (в експлуатацію мембрани поставляються не одиничними екземплярами, а партіями з одним тиском спрацьовування). В основу винаходу поставлена задача забезпечити гарантований інтервал і стабільність тиску спрацьовування партії мембран, для чого в способі виготовлення запобіжних мембран, що включає випинання плоскої заготовки тиском текучого середовища з утворенням купола і сортування мембран по групах, заготовки випинають до зафіксованої висоти купола мембрани тиском 0,8¸0,9 від тиску руйнування і одержують значення тиску формоутворення кожної мембрани, по якому судять про тиск спрацьовування мембран і сортують по партіях. Контроль тиску спрацьовування мембран у партії здійснюють шляхом навантаження декількох мембран з партії тиском руйнування. При виготовленні мембран з точно визначеною висотою купола, тиск їхнього формоутворення виходить різним і знаходиться в прямій залежності з тиском спрацьовування. Випинання заготовок тиском 0,8¸0,9 тиску руйнування забезпечує первісне відбраковування заготовок, що мають дефекти в матеріалі, а формування купола мембрани до точно зафіксованої висоти не порушує міцнісних характеристик матеріалу мембран, що дає можливість гарантувати інтервал і тиск спрацьовування партії мембран. По тиску формоутворення сортують і партію мембран з однаковим тиском, що також дає можливість одержати партію мембран з гарантованим інтервалом і стабільним тиском спрацьовування. Сутність винаходу пояснюється кресленням (фіг.), де зображені стадії випинання заготовок, формоутворення купола мембрани і реєстрації тиску формоутворення. Установка складається з плити 1 для підведення стиснутого повітря, мембрани 2, притискних кілець 3, контактного датчика 4, зразкового манометра 5, блоку керування 6, вузла 7 реєстрації і контролю параметрів тиску. Приклад: Заготовку мембрани 2 (див. фіг.) з нікелю НП2, товщиною 0,14мм ДСТ 2170-73 встановлюють у притискних кільцях 3 з діаметром 100мм і доводять її тиском стиснутого повітря до руйнування. Зафіксований тиск руйнування заготовки дорівнює 22,1кгс/см2. Приймають тиск випинання купола мембрани з розрахунку 0,8¸0,9 Рсраб, рівне 22,1х0,85=18,8кгс/см2. Цим тиском (18,8кгс/см2) формують наступну заготовку й одержують висоту купола мембрани, рівну 24,5мм, на цю висоту настроюють контактний датчик 4. При досягненні цієї висоти по сигналу датчика 4 за допомогою блоку керування 6 і електроклапана 7 тиск скидають з під мембранного простору і реєструють тиск формоутворення. Тиск формоутворення кожної мембрани визначають по зразковому манометру 5 або фіксують за допомогою осциллографа (на фіг. не показаний). Для порівняння дані тиску формоутворення мембран і їхнього тиску спрацьовування зведені в таблицю. У процесі виготовлення таким способом мембран їх сортують по групах з однаковим тиском формоутворення. Таблиця № групи 1 Тиск формоутворення по групах, кгс/см2 18,5 18,5 18,5 Тиск спрацьовування по групах, кгс/см2 21,3 21,25 21,2 2 3 4 18,6 18,8 18,8 19,0 19,1 19,1 19,2 19,3 19,3 21,5 21,8 21,85 22,0 22,0 22,05 22,2 22,1 22,2 З отриманої всієї партії мембран формують партію з заданими межами тиску спрацьовування, при цьому відбраковують групи мембран, що не укладаються в задані межі. Наприклад: заданий тиск спрацьовування знаходиться в межах 21,7¸22,3кгс/см2, тоді групу 1 (див. табл.) відбраковують і одержують 21,8¸22,2кгс/см2, при цьому з групи 2 і 4 доводять до руйнування по 1¸2 мембрани для перевірки тиску спрацьовування партії мембран. Виготовлена таким способом партія мембран має гарантований інтервал і стабільність тиску спрацьовування, що відповідно збільшує надійність і термін служби мембран при їхній експлуатації на промислових підприємствах.