David Gailey

Reduktory gazu sprężonego, jeśli nie działają optymalnie, mogą prowadzić do wielu niebezpiecznych sytuacji, takich jak wyciek toksycznych, piroforycznych lub duszących gazów do atmosfery, a nawet ryzyko eksplozji lub pożaru. W związku z tym, regulatory są urządzeniami, które powinny być używane tylko przez osoby doświadczone i świadome związanych z tym zagrożeń.

Reduktory są stale narażone na wysokie naprężenia wynikające z ciśnienia panującego w butli.  Ponadto materiały konstrukcyjne są atakowane wewnątrz przez gazy zarówno lekko jak i silnie korozyjne. Zewnętrzne środowisko korozyjne może powodować rdzewienie manometrów i sprężyn, odbarwianie armatury i poważne pogorszenie wyglądu, skądinąd świetnie wykonanego, produktu. Jak długo regulator powinien działać prawidłowo w trudnych warunkach? Jak często regulatory powinny być testowane i/lub remontowane?  Jakie testy powinny być uwzględnione w tabelach konserwacji zapobiegawczej?  To są pytania, które producenci stale zadają konsumentom, dotyczące żywotności regulatorów sprężonego gazu.  Niestety, odpowiedzi są różne i nieco skomplikowane.

Weźmy pod uwagę klienta "A".  Klient ten zużywa jedną butlę argonu co sześć miesięcy, poddając regulator ciśnieniu raz w tygodniu w pomieszczeniu czystym, w którym kontroluje się temperaturę, wilgotność i inne czynniki środowiskowe.  Regulator ten może działać przez 25 lat lub dłużej bez konieczności odnawiania lub wymiany jakichkolwiek głównych elementów.  W rzeczywistości, Harris często słyszy od klientów, którzy używają tego samego regulatora Harris od lat 40-tych bez żadnych problemów, jednak są to przypadki ekstremalne.  Porównajcie to z klientem "B", który używa regulatora tlenu kilka godzin dziennie na platformie wiertniczej u wybrzeży Zatoki Mississippi.  Ze względu na słone powietrze i surowe środowisko panujące na platformie wiertniczej, reduktor ten może wymagać gruntownego remontu lub wymiany już po trzech miesiącach.  Ponieważ zastosowania reduktorów sprężonego gazu są tak różnorodne, ich żywotność jest zróżnicowana i proporcjonalna do usług gazowych i środowiska, w którym urządzenie jest używane.

Czynniki wpływające na żywotność reduktora

Obsługa gazu.  Należy znać właściwości regulowanego gazu i skontaktować się z producentem lub dystrybutorem gazu w celu uzyskania pomocy w prawidłowym doborze reduktorów do określonych gazów.   Reduktory do argonu, helu i azotu (CGA 580) będą, w danych warunkach, miały dłuższą żywotność niż reduktory do chlorowodoru i siarkowodoru (CGA 330) po prostu dlatego, że te gazy są bardziej surowe (korozyjne).

Niektóre gazy niekorozyjne mogą być reaktywne w pewnych środowiskach.  Na przykład dwutlenek węgla może reagować z wilgocią lub kondensacją wewnątrz reduktora, tworząc kwas węglowy. Jest to stosunkowo słaby kwas, ale z czasem może zaatakować pewne elementy elastomerowe i skrócić żywotność regulatora CO2.  Aby upewnić się, że zastosowanie gazu nie będzie miało negatywnego wpływu na oczekiwaną żywotność regulatora, należy skontaktować się z producentem w celu omówienia zastosowania oraz metalowych i niemetalowych materiałów konstrukcyjnych regulatora.

Środowisko pracy.  Wiele zastosowań wymaga, aby regulatory działały na zewnątrz, narażone na deszcz, śnieg, lód i wysoką wilgotność/solankę.  Są to warunki, które mogą skrócić żywotność elementów regulatora.  Znaczny procent manometrów ma stalowe obudowy, które rdzewieją, jeśli są narażone na działanie deszczu, śniegu lub lodu.  Większość sprężyn regulujących ciśnienie jest również wykonana ze stali, która, mimo że znajduje się wewnątrz regulatora, w wilgotnym środowisku będzie z czasem korodować.  Stal i stopy na bazie miedzi (mosiądz) są powszechnie w kontakcie ze sobą wewnątrz i na zewnątrz regulatora.  Nawet jeśli jeden lub oba elementy mogą być pomalowane lub pokryte galwanicznie, korozja elektrochemiczna (galwaniczna) nie może być ignorowana.  Korozja części i/lub awaria komponentów może być przyspieszona w trudnych warunkach środowiskowych. Producenci, jak również użytkownicy, którzy używają regulatorów w zastosowaniach krytycznych, powinni rozważyć te kwestie przy zalecaniu lub zakupie regulatorów ciśnienia.

Elastomery.   Wiele regulatorów przemysłowych posiada elementy elastomerowe, takie jak wzmocnione membrany neoprenowe, uszczelki lub gniazda z vitonu, nitrylowe o-ringi itp.  Elastomery mogą być bardzo wrażliwe na ekstremalne zmiany temperatury i działanie czynników atmosferycznych.  W miarę upływu czasu (zwykle lat) materiały te stają się kruche i/lub pękają.  Degradacja ta może spowodować pewną formę wycieku z regulatora.

Typowe sposoby uszkodzenia

Uszkodzenie elementów wewnętrznych powoduje na ogół wyciek gazu regulowanego do atmosfery.  Nie ma żadnych zewnętrznych oznak, że zbliża się awaria głównego elementu.  W regulatorach występują zwykle dwa obszary problematyczne.  Pierwszym z nich jest wyciek gazu do atmosfery z portów zewnętrznych lub z membrany. Przecieki z portów są rzadkie, chyba że zmieniono złącza fabryczne lub manometry albo ustawiono niższy moment obrotowy niż zalecany.  Przecieki mogą również wystąpić, jeśli gwinty portów zostały uszkodzone w wyniku zmiany połączeń.

Membrany są elastycznymi, dynamicznymi elementami, które poruszają się osiowo w miarę przepływu gazu i zmian ciśnienia w regulatorze.  Gdy membrana jest pod ciśnieniem, a następnie rozluźnia się, stanowi to jedną (1) sekwencję lub cykl.  Zgodnie z broszurą E-4 Stowarzyszenia Gazów Sprężonych membrany muszą mieć minimalną trwałość 25 000 cykli, jeśli są wykonane z elastomeru, i 10 000 cykli, jeśli są wykonane z materiału metalicznego (zwykle ze stali nierdzewnej). Wyciek z membrany może wystąpić, jeżeli przekroczyła ona swój normalny okres użytkowania.  Jest to na ogół większy problem w przypadku membran metalowych niż elastomerowych.  Nadmierne wygięcie membrany metalowej może spowodować pęknięcie promieniowe, co umożliwia wydostawanie się gazu do atmosfery przez otwór odpowietrzający w masce.

Drugim i chyba najczęstszym rodzajem awarii regulatorów jest przeciek wewnętrzny, zwany czasem pełzaniem lub rozpełzaniem.  Może ona wystąpić, gdy gniazdo ulegnie uszkodzeniu lub przemieszczeniu na skutek działania ciała obcego, takiego jak wiór metalowy lub inny materiał.  Gdy gniazdo nie może się całkowicie zamknąć, ciśnienie tłoczenia nie będzie utrzymywane, a ciśnienie regulatora nie może osiągnąć stanu równowagi.  Ciśnienie w dolnej części strumienia lub ciśnienie tłoczenia będzie rosło do momentu uruchomienia mechanizmu nadmiarowego bezpieczeństwa na regulatorze (zwykle zawór nadmiarowy lub otwór rozrywający membranę). Sprawdzenie tego typu awarii jest stosunkowo łatwe, jeśli urządzenie posiada manometr odczytujący ciśnienie regulowane.  Ciśnienie na manometrze zacznie wzrastać powyżej wartości zadanej i dalej będzie rosło w górę.  Stwarza to potencjalnie niebezpieczny stan, w którym każdy następny sprzęt będzie poddawany ciśnieniu przekraczającemu limit znamionowy.  Regulatory powinny być często sprawdzane wzrokowo pod kątem tego typu awarii.

Długa żywotność regulatorów zaczyna się od właściwej konserwacji

Aby uniknąć nieoczekiwanych przestojów i zwiększyć bezpieczeństwo w miejscu pracy, nic nie może być ważniejsze niż rutynowy harmonogram konserwacji regulatorów.  Zapewni to sprawdzanie sprawności urządzenia w regularnych odstępach czasu, co pozwoli na łatwe rozwiązywanie problemów.

Wszystkie reduktory sprężonego gazu powinny być co najmniej regularnie sprawdzane pod kątem przecieków zewnętrznych i wewnętrznych (pełzanie lub rozpełzanie).  Ponadto urządzenie powinno być wyłączane z eksploatacji co najmniej raz na pięć lat (w niektórych przypadkach częściej) i zwracane producentowi lub jego kompetentnemu przedstawicielowi w celu przeprowadzenia kontroli i/lub remontu, jeżeli jest to konieczne. Regulatory powinny być również oznakowane lub etykietowane w celu identyfikacji ostatniej daty kontroli. Użytkownicy powinni skonsultować z producentem szczegółowe procedury kontroli szczelności zewnętrznej i wewnętrznej, jak również zalecaną częstotliwość kontroli.

Podsumowując, reduktory sprężonego gazu nie mają nieskończonej żywotności.  Ponieważ niektóre reduktory są poddawane ciężkiej eksploatacji, a inne nie, trudno jest określić, kiedy i/lub w jaki sposób urządzenie osiągnie koniec okresu eksploatacji.  Niektóre firmy publikują w swojej literaturze wytyczne, w których próbują określić, czego można oczekiwać w zakresie żywotności.  Użytkownicy powinni ściśle stosować się do tych wytycznych, aby chronić swój sprzęt i siebie przed zagrożeniami, jakie mogą spowodować awarie regulatorów.

David Gailey jest menadżerem ds. produktów specjalnych w Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Pracuje w Harris od 27 lat i był w przeszłości przewodniczącym CGA Industrial Gas Apparatus Committee.