חדשות - אטמים לגזים דליקים: מחסומים קריטיים לבטיחות מפני פיצוץ

בתעשיות כמו פטרוכימיה, הובלת גז טבעי, אנרגיית מימן ומערכות גז תעשייתיות, איטום גזים דליקים (מתאן, מימן, פרופאן וכו') הוא עניין של חיים ובטיחות נכסים. אטמים סטנדרטיים מסתכנים בהצתה עקב חלחול, חום חיכוך או כשל בטמפרטורה גבוהה.אטמים עמידים בפני גז דליקמשלבים חידושים חומריים, מבניים ועיצוביים כדי ליצור מחסומים חסיני פיצוץ. מאמר זה מפרט את טכנולוגיות הליבה שלהם.

א. סיכונים מרכזיים: מדוע איטום גזים דליקים הוא קריטי

דליפה = סכנה
- סף פיצוץ נמוך (LEL): מימן (4%), מתאן (5%). דליפות זעירות + ניצוץ = פיצוץ.
- סיכון חלחולמולקולות קטנות (H₂, He) חודרות אטמי פולימר.
מקורות הצתה
- חום חיכוך או פריקה אלקטרוסטטית עלולים להצית גזים.
כשל בטמפרטורה גבוהה
- האטמים חייבים לשמור על שלמותם במהלך שריפות (למשל, 30 דקות) כדי למנוע פיצוצים משניים.

II. אסטרטגיית בטיחות מרובעת

בחירת חומרים: חסימת חדירות ועמידות בפני אש

חוֹמֶר	גזים מתאימים	יתרונות	מגבלות
מתכת (316L/הסטלוי)	H₂, CH₄, C₃H₈	אפס חדירה; >500°C; לא דליק	יקר; עיבוד שבבי מדויק
FKM שונה	CH₄, C₃H₈ (לא H₂)	חדירות נמוכהעמידות בפני שמן/כימיקלים; מעכב בעירה V0	חדירות גבוהה של H₂; מתפרק מעל 200°C
פרפלואורואלסטומר (FFKM)	CH₄, C₃H₈	חדירות נמוכה במיוחד300°C; עמידות קיצונית בפני כימיקלים	יקר (10× FKM)
גרפיט-מתכת מרוכב	גזים חמים (למשל, גז תנור קוקה קולה)	שימון עצמי800°C; עמיד בפני אש	שביר; עומס בורג גבוה

מדדים מרכזיים:

קצב חדירת גז(לדוגמה, H₂ ב-FKM: 10⁻¹⁰ סמ"ק·ס"מ/ס"מ²·שנייה·Pa)
מדד חמצן מגביל (LOI):>30% = מעכב בעירה (FFKM LOI=95%).

תכנון מבני: מחסומים כפולים
- אטמים ראשוניים + משנייםטבעת O ממתכת + אטם PTFE מופעל על ידי קפיץ.
- עיצוב בטוח בפני אששסתומים אטומים במפוח (מחליפים אריזה) נסגרים בריתוך במהלך שריפות.
- פריקה אלקטרוסטטיתחומרי מילוי מוליכים (פחמן/אבקת מתכת); התנגדות <10⁵ Ω.
הנדסת פני שטח: איטום דליפות זעירות
- ליטוש מראה(Ra <0.2 מיקרומטר): ממזער דליפת ממשק.
- ציפויים:
  - ציפוי כסף על אטמי מתכת (משפר את איטום H₂).
  - ציפוי PTFE על אטמי גומי (מפחית חום חיכוך).
יתירות בטיחות
- ניקוז דליפותאטמים כפולים עם מערכת אוורור להתלקחות.
- ניטור כשלחיישני לחץ בחללי אטימה.

ג. תאימות: סטנדרטים שאינם ניתנים למשא ומתן

הסמכות
- ATEX/IECExעמידה בהנחיית 2014/34/EU (אטמוספרות נפיצות).
- API 682בדיקת אש לאטמים מכניים.
- תקן ISO 15156עמידות בפני סדקים במאמץ גופרתי (סביבות H₂S).
בדיקות מפתח
- קצב דליפה(טמפרטורת סביבה/גבוהה): בדיקת דליפה He <10⁻⁶ מיליבר·ליטר/שנייה (אטמי מתכת).
- מבחן אששריפה לאחר 30 דקות, דליפה <500 ppm.
- מחזור החיים100,000 מחזורי תרמיה/לחץ ללא תקלה.

IV. יישומים ופתרונות

בַּקָשָׁה	אטם מומלץ	אמצעי בטיחות
מדחס תחנת תדלוק H₂	טבעת C מתכת 316L + ריתוך בלייזר	אטמים כפולים; הארקה אלקטרוסטטית
שסתום BOG למיכל LNG	אטם גרפיט ספירלי פצע (פנימי 316L)	מגן אש + חיישני דליפה
ציר מערבל כור H₂	אטם קפיץ FFKM + טיהור N₂	אטמים כפולים; נוזל מחסום
צינור גז חם של בית זיקוק	אטם מתכת אינקונל 625	חיבור סטטי; ציפוי עמיד בפני אש

V. עלות מול בטיחות: אין פשרות

השוואת עלויות:
חותם FFKM ≈ 10× עלות חותם FKM.
אֲבָלעלות אירוע דליפה אחד ≥ 10⁴× עלות האיטום.
תַחזוּקָה:
- החלפה חובה לאחר 50-70% מאורך החיים הסטנדרטי.
- ניטור מצב (רטט/טמפרטורה) לחיזוי כשל.

סיכום: שלושה עקרונות בטיחות

בטיחות אינהרנטית: לתת עדיפות למתכת/FFKM; לבטל מקורות הצתה מבחינה מבנית.
תאימות הסמכההסמכת ATEX/API/IECEx עם דוחות בדיקה הניתנים למעקב.
ניטור פרואקטיביאיתור דליפות + ניהול מחזור חיים.

אַזהָרָהכשל אטם של גז דליק אינו הסתברותי - אלא השלכות. תמיד בחרו בטיחות על פני עלות.