Osłony procesowe
Osłony procesowe zewnętrzne (pochwy)
Postęp w dziedzinie mechaniki jest wolniejszy, co wynika z tego że jest to starsza, dojrzała dziedzina techniki. Postęp dotyczy więc nie konstrukcji mechanicznej ale doboru materiałów, co jest szczególnie ważne dla przemysłu chemicznego. Dla wydłużenia żywotności osłon, oprócz doboru właściwego materiału, znaczenie ma odporność zmęczeniowa czyli odporność na wibracje.
Odpowiednie wymagania są określone w normie ASME PTC 19.3. Podstawowe wymaganie sprowadza się do tego by stosunek częstotliwości drgań wymuszonych przez zawirowania płynącego medium do częstotliwości drgań własnych był mniejszy od 0,8. Poza tym konieczne jest sprawdzenie odporności osłony na projektowe ciśnienie statyczne. Odpowiednie obliczenia wykonują specjalistyczne programy komputerowe.
Osłony procesowe rurowe czy wiercone
Osłony procesowe rurowe są tańsze i można je wykonywać w dowolnych długościach. Wadą jest niższa wytrzymałość mechaniczna.
Osłony procesowe wiercone w pręcie można wykonywać w dowolnej grubości ale długość jest ograniczona możliwością głębokiego wiercenia prostego otworu o małej tolerancji średnicy, praktycznie do około 1000mm. Osłony te wykonuje się najczęściej jako stożkowe lub stopniowane ponieważ godzi to w pewnym stopniu wytrzymałość i przewodzenie ciepła do czujnika.
Stosowane przyłącza osłon procesowych
Osłona procesowa spawana do rurociągu.
Jest to rozwiązanie stosowane szczególnie w energetyce zawodowej. Zaleta – mniejsza długość wibrująca, najniższa cena; wada – konieczny jest staranny dobór materiałów i technologii spawania na obiekcie. Optymalne jest stosowanie na osłony materiałów identycznych jak materiał rurociągu.
Przyłącze kołnierzowe osłon procesowych
Osłony z takim przyłączem są najdroższe ale mogą być stosowane do najwyższych ciśnień i zapewniają swobodę montażową, także przy ich wymianie. Ważnym aspektem jest także klarowny podział międzybranżowy mechanika-automatyka co zmniejsza możliwość pomyłek. Ich długość musi być większa o wysokość króćca przyłączeniowego co czasami wymaga stosowania pierścienia na wysokości nasady króćca dla zmniejszenia długości wibrującej.
Przyłącze gwintowane osłon procesowych.
Stosowane głównie do czujników nie mierzących mediów technologicznych, np. temperatura łożysk ale także w przemyśle np. tam gdzie potrzebne jest złącze przesuwne z uwagi na przesuwanie się strefy aktywnej katalizatora w trakcie eksploatacji. Mogą być stosowane do niższych ciśnień niż przyłącza kołnierzowe. Pozostałe cechy jak dla przyłączeń kołnierzowych.
Przyłącza specjalne osłon procesowych
Przede wszystkim złącza sanitarne wykonane zgodnie z normami PN-ISO 2852 i PN-ISO 2852. Zakres ich stosowania nie wymaga komentarzy. Należy jednak pamiętać o stosowaniu właściwego materiału tzn. stali nierdzewnej typu AISI 316L = 1.4404.
Skin T/C czyli termopary do pomiaru temperatury powierzchni mają często(pomiar temperatury rur w piecach przemysłowych) dwa przyłącza: jedno dla przepustu w ścianie pieca i drugie dla zamocowania końcówki termopary do rury. Pierwsze wynika z konstrukcji pieca zaś spoina pomiarowa jest przyspawana do bloczka metalowego, który jest przykręcony lub przyspawany do płaszcza.
Materiały osłon procesowych
Dobór materiału osłony procesowej ma wyjątkowo duże znaczenie dla jej żywotności. Dotyczy to w szczególności procesów chemicznych gdzie rzadko mamy do czynienia z medium jedno-składnikowym, najczęściej jest to mieszanina wielu związków chemicznych przy czym dane fizyczne (ciśnienie, temperatura, przepływ wielofazowy) mogą być w różnych punktach instalacji inne. Bardzo trudny jest dobór materiału przy kombinacji wysokiej temperatury i korozyjnej atmosfery, np. w piecach przemysłowych. W takich przypadkach dobór materiałów wykonuje licencjodawca procesu technologicznego. Przy doborze materiału na wysokie temperatury należy także brać pod uwagę żarowytrzymałość a nie tylko żaroodporność. Poza tym zawsze korzystniejsze jest pionowe ustawienie osłony gdyż zmniejsza wymagania odnośnie żarowytrzymałości materiału. Dla zapewnienia wysokiej jakości konieczne jest stosowanie materiałów atestowanych zgodnie z PN EN 10204 atest 3.1
Materiały osłon procesowych najczęściej stosowane.
Stale węglowe stosowane są głównie w energetyce. Przykłady: stal 15NiCuMoNb5 odpowiednik 1.6368 może być stosowana do najwyższych ciśnień 400bar); stal C22.8 odpowiednik 1.046 stosowana do średnich ciśnień do 100 bar.
Stale nierdzewne
Stal 1.4571 jest odpowiednikiem stali SS 316Ti. W stosunku do stali AISI 316 ma lepszą odporność na korozję międzykrystaliczną. Charakteryzuje się najlepszą odpornością korozyjną spośród stali austenitycznych. Jest szeroko stosowana w przemyśle chemicznym, ma dość dobrą odporność na H2S. Maksymalna temperatura stosowania 900°C.
Stal 1.4541 jest odpowiednikiem stali 321 wg ASTM oraz polskiej stali 1H18N9T. Stal podobna do stali SS 304 ale dzięki stabilizacji tytanem jest bardziej odporna na korozję międzykrystaliczną.
Stal 1.4404 jest odpowiednikiem AISI 316L; ma własności podobne do 316 ale zapewnia lepszą spawalność. Nie wymaga wyżarzania po spawaniu. Temperatura stosowania powinna być jednak ograniczona do 426 °C. Podstawową zaletą tego materiału jest jednak dopuszczenie do stosowania w przemyśle spożywczym.
Stal 1.4462 jest odpowiednikiem Duplex SS i charakteryzuje się bardzo dobrą odpornością korozyjną na chlorki. Zakres jej stosowania należy jednak ograniczyć do maksimum 315 °C.
Inconel 600, odpowiednik 2.4816 ma bardzo dobrą odporność na utlenianie i dobrą żarowytrzymałość do maksimum 1212°C ale nie jest odporny na korozję siarkową w temperaturze powyżej 500 °C.
Stal 2.4602 jest odpowiednikiem HASTELLOY® C-22 oferuje wyjątkową odporność korozyjną na bardzo wiele substancji (np. chlorki, gorące roztwory chemikaliów, chlor, kwas octowy, woda morska, solanka), bardzo dobrze się spawa a jedyną wadą jest wysoka cena.
HAYNES® 214™ Alloy jest opracowany przez firmę Haynes International (USA), która opracowała wszystkie materiały typu HASTELLOY. Materiał praktycznie nie ma europejskiego odpowiednika. Materiał ten ma wyśmienitą żarowytrzymałość ale jest bardzo drogi i trudno dostępny w asortymencie potrzebnym na wykonanie osłon.