ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследования распада ацетилена в трубах малого диаметра из "Техника безопасности при производстве ацетилена" Возможными источниками инициирования распада ацетилена в трубопроводах такого диаметра могут быть искрообразование в цилиндре ацетиленового компрессора, возникающее при поломке пластин или нрушин клапанов разогрев в осушительной батарее, вызванный трением окалины о стенки или днище осушителя искрение в трущихся парах запорной и регулирующей арматуры нагрев участка рампы до температуры самовоспламенения ацетилена открытым пламенем при аварийном срыве соединительного шланга и воспламенении истекающего ацетилена, например, искрами, возникающими при ударах хомута о металлоконструкции рампы и баллоны. Начавшись на одном из участков системы, взрывное разложение ацетилена, как правило, распространяется по всему ацетиленопроводу линии высокого давления (см. с. 131) [9.1]. [c.130] Если при проектировании трубопроводов, подвергающихся опасности взрывного распада и детонации ацетилена, исходить из опытных данных, приведенных в работе [9.2], то по крайней мере применительно к концам труб, которые находятся в особенно опасных условиях (болтовые соединения, запорные вентили, присоединительные штуцера высокого давления регуляторов давления), приходится столкнуться с кажущимися на первый взгляд непреодолимыми трудностями. Так, у закрытого конца трубопроводов при максимальном начальном давлении ацетилена 2,6 МПа (26 ат), давление может достигнуть 910 МПа (9100 ат), если длина трубы равна преддетонационному расстоянию. Следует, однако, учитывать, что часть конструкции, находящейся в опасных условиях, испытывает такую нагрузку в течение очень малого периода времени [9.2]. Поэтому при проектировании ацетиленопроводов высокого давления, которые подвергаются ударной нагрузке, нельзя исходить только из максимальной величины этого пика давления. [c.130] Результаты опытов с трубами, имеющими внутренний диаметр 20 мм, длина которых по меньшей мере в два раза больше преддетонационного расстояния, приведены в табл. 9.1. [c.131] Чтобы определить, при каком давлении произошло указанное увеличение диаметра, трубу такого же диаметра подвергли гидравлическому испытанию. Как показали результаты этого испытания, увеличение диаметра до 24 мм происходило при давлении 35 МПа (350 кгс/см ). [c.132] Ползгченные данные свидетельствуют о том, что кратковременная динамическая нагрузка в месте перехода дефлаграции в детонацию может не приводить к остаточной деформации трубопроводов, если они рассчитаны на давление, примерно в 32 раза превышающее абсолютное начальное давление ацетилена. Если длина отрезка трубы между местом инициирования и прочным концом трубы сравнима с преддетонационным расстоянием, то следует учитывать возможность возникновения более высоких нагрз зок. [c.132] Б опыте 8 наблюдалось винтообразное вспучивание, вероятно, вследствие протекания спиновой детонации. [c.132] Опыты проводили с трубами размером 26 X 3 и 25 X 5 мм. Концы трубок размером 26 X 3 мм были усилены гильзами из трубы размером 32 X 3 мм. Начальное давление ацетилена во всех опытах составляло 2,6 МПа (26 кгс/см ). Наиболее сильная деформация и, следовательно, наиболее высокие давления отмечены на конце трубы длиной около 1650 мм. В опытах с такими же трубами, но большей длины при том же начальном давлении ацетилена преддетонационное расстояние составляло 1850 мм. Критическая длина трубы размером 26 X 3 мм (длина между местом воспламенения и концом трубы, где возникало наиболее высокое давление) составляла около 90% преддетонационного расстояния. Критическая длина трубы размером 25 X 5 мм составляла 1550 мм. Весьма высокие давления в трубах, длина которых меньше преддетонационного расстояния, обусловлены вероятно возникновением нестационарного быстрого горения. [c.133] При инициировании распада ацетилена на участке соединения трубы длиной 1620 мм (28 х 4 мм) с трубой длиной 1600 мм (30 X 5 мм) концы обеих труб подверглись сильной деформации, сопровождаемой разрывом. При инициировании распада ацетилена в месте соединения трубы длиной 1600 мм (30 X 5 мм) с трубой длиной 7500 мм (25 X 2,5) конец короткой трубы с толщиной стенки 5 мм сильно деформировался и разорвался, тогда как конец длинной трубы толщиной 2,5 мм лишь вспучивался примерно на высоту 1,2 мм. [c.133] Согласно данным работы [9.3], трубопроводы для ацетилена высокого давления из стали с относительным удлинением при разрыве не менее 25% выдерживают детонационный распад ацетилена нри его начальном давлении 2,6 МПа (26 ат) при соотношении наружного и внутреннего диаметров 1,75 (35 X 20 мм). Даже при инициировании на расстоянии критической длины от конца трубы никаких остаточных деформаций не возникало. При отношении 1,67 (25 X 15 мм) и инициировании распада ацетилена на расстоянии критической длины конец трубы подвергался значительной остаточной деформации, при отношении 1,60 (32 х X 20 мм) и инициировании на расстоянии критической длины в некоторых случаях происходило повреждение конца трубопровода. [c.133] Полученные результаты приведены в табл. 9.2. [c.134] Концы труб размерами 22 X 5 21,3 X 3,6 21,3 х 2,9 26,9 х X 3,6 и 25 X 3,2 мм закрывали наваренными крышками, болтовыми креплениями, втулками или вентилями. Опыты, протекавшие без разрушений, многократно повторялись на таком же объекте. В опытах с разгрузкой давления через разрывные мембраны одновременно определяли надежность присоединенных огнепреградителей, регуляторов давления и др. В значительном числе опытов разгрузка давления вызывалась повреждением испытуемой арматуры, например кранов и вентилей в местах уплотнений. Только в одном опыте (внутренний диаметр 20,4 мм) при первом же испытании произошло повреждение в месте сварки. Это можно объяснить небрежным выполнением сварного соединения. Во всех остальных опытах повреждения были только на концах труб или в коленах, причем после многократных испытаний. [c.134] Особенно сильные напряжения па концах труб отмечены в опытах, в которых критическая длина составляла 750—1500 мм для гладких труб с внутренним диаметром 14—16 мм и 2000—2500 мм для таких же труб, но с внутренним диаметром 20,5 мм. Однако даже в этих случаях распад ацетилена не вызвал никаких повреждений труб, если на их концах находились прочные насадки. Те же результаты получены в опытах с более низкими начальными давлениями, нри которых максимальные давления в трубах и на концах труб соответственно понижаются. [c.134] Величина К для насадок, выполненных в виде муфт с ввинченной пробкой, равна примерно 30 (что соответствует двойной толщине стенки труб и длине, равной 2—3-кратному диаметру трубы). Приведенные выше значения критической длины действительны только для гладких труб и начального давления ацетилена 2,6 МПа (26 ат). [c.134] Конец трубы укреплен болтовым соединением, муфтой (к. муфты более 30-длина крепления 2—Зй). [c.135] Конец трубы укреплен болтовым соединением, муфтой (К муфты более 30 длина крепления 2—Зй). [c.136] В одной серии опытов к концу трубы была присоединена небольшая измерительная камера объемом 11,5 см (диаметром 15 мм и длиной 65 мм) или же объемом около 600 см для определения влияния прироста объема ацетилена в конце трубы на характер его распада. В опытах с трубами диаметром 16 мм при нескольких измерениях запальную свечу устанавливали в этой камере. Камера соединялась с трубой диаметром 4 мм и длиной 60 мм. С трубами этого же диаметра были проведены опыты с воспламенением в соединяющей трубке на расстоянии 40 или 60 мм от места перехода ее в основную трубу. В опытах использовали ацетилен чистотой 99,6—99,7 4), в котором отсутствовали пары ацетона. Перед каждым опытом трубы тщательно очищали от сажи. Результаты опытов приведены в табл. 9.3. [c.136] При достижении скорости распространения пламени примерно 1000 м/с взрыв переходит в детонацию. [c.138] В табл. 9.4 приведены минимальные давления, при которых взрыв переходит в детонацию. [c.138] Как видно из данных табл. 9.4, в трубах диаметром 4 и 8 мм взрыв переходит в детонацию при более низком давлении, чем в трубах диаметром 16 мм. Это обусловлено вероятно тем, что в узкой трубе трение о стенки усиливает явление турбулентности. Это иногда может привести к тому, что в трубе малого диаметра ацетилен, подвергшийся распаду, не будет так легко отступать перед фронтом пламени, а поэтому уже в момент поджигания окажется сжатым пламенем в более высокой степени, что будет способствовать возникновению детонации. [c.138] Установленные в работе [9.5] эффективные скорости распространения пламени при взрывном распаде ацетилена свидетельствуют о том, что при одном и том же преддетонационном расстоянии давление, при котором взрыв переходит в детонацию, зависит от диаметра трубки, т. е. в трубках большего диаметра (16 мм) детонация наступает при большем начальном давлении, чем в трубках диаметром 4 и 8 мм. [c.140] Вернуться к основной статье