Stanovenie zvyškovej životnosti cyklicky zaťažovaného vodíkového adsorbéra
Loading...
Date
Authors
Brančan, Peter
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Bolo potrebné posúdiť zvyškovú životnosť cyklicky zaťažovaného adsorbéra jednotky PSA používaného na separáciu vodíkového plynu zo surovinovej zmesi, ktorého návrhová životnosť podľa neaktuálnej normy ČSN 69 0010-4.20 už bola vyčerpaná. Bola určená maximálna návrhová životnosť podľa novších noriem metódu únavových kriviek, kde bol porovnaný pôvodný normovaný prístup s 3 novšími: EN 13445-3 - kapitola 17 a kapitola 18 a ASME BPVC Section VIII Div.2 - úroveň 2. Z dôvodu prekročenia výsledkov návrhovej životnosti počas prevádzky pre všetky riešené normy sa alternatívne na výpočet zvyškovej životnosti použila metóda Fitness for service, založená na lineárne elastickej lomovej mechanike šírenia trhliny s predpokladom nedekovateľnej veľkosti defektu. Parametre rastu trhliny boli upravené podľa štúdie rastu trhlín vo vodíkovom prostredí a implementované do výpočtového postupu normy API-579-1/ASME FFS-1 Fitness for Service. Podľa jej výsledkov sa zistilo, že nádoba môže byť naďalej prevádzkovaná pri pravidelnom vykonávaní NDT inšpekcií. Ich intervaly sa určili pre kritické pozície s ohľadom na bezpečnosť a zároveň sa podarilo upraviť rozsah inšpekcii pre úsporu nákladov na ich prevedenie.
There was a need to asses the residual life of a cyclically pressurized adsorber of PSA unit used for the separation of hydrogen gas from a feedstock mixture, of which designed lifetime according to outdated standart ČSN 69 0010-4.20 was exceeded. The maximum design life was determined according to more recent design codes by the methodology of fatigue curves and comparison of results of outdated standard and 3 newer standards: EN 13445-3 - clause 17 and clause 18, and ASME BPVC Section VIII Div.2 - Level 2 was made. Due to the exceeding of the design life results by all of the standards the alternative approach of Fitness for service method based on linear elastic fracture mechanics of crack growth with the assumption of the occurrence of non-detectable defect size was used. The crack growth parameters were adjusted according to the study of crack propagation in hydrogen environment and implemented into the calculation of API-579-1/ASME FFS-1 Fitness for Service standard. The results showed, that pressure vessel can be further operated if regular NDT inspections are made. Inspection intervals of critical positions were determined from these results with compliance to safety and, at the same time, the scope of inspections has been modified to reduce expenses of carrying them out.
There was a need to asses the residual life of a cyclically pressurized adsorber of PSA unit used for the separation of hydrogen gas from a feedstock mixture, of which designed lifetime according to outdated standart ČSN 69 0010-4.20 was exceeded. The maximum design life was determined according to more recent design codes by the methodology of fatigue curves and comparison of results of outdated standard and 3 newer standards: EN 13445-3 - clause 17 and clause 18, and ASME BPVC Section VIII Div.2 - Level 2 was made. Due to the exceeding of the design life results by all of the standards the alternative approach of Fitness for service method based on linear elastic fracture mechanics of crack growth with the assumption of the occurrence of non-detectable defect size was used. The crack growth parameters were adjusted according to the study of crack propagation in hydrogen environment and implemented into the calculation of API-579-1/ASME FFS-1 Fitness for Service standard. The results showed, that pressure vessel can be further operated if regular NDT inspections are made. Inspection intervals of critical positions were determined from these results with compliance to safety and, at the same time, the scope of inspections has been modified to reduce expenses of carrying them out.
Description
Citation
BRANČAN, P. Stanovenie zvyškovej životnosti cyklicky zaťažovaného vodíkového adsorbéra [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (předseda)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (místopředseda)
doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Skryja, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Lošák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-11
Defence
Student odprezentoval DP na téma Stanovenie zvyškovej životnosti cyklicky zaťažovaného vodíkového adsorbéra. Po prezentaci student zodpověděl otázky oponenta a v navazující diskuzi otázky k diplomové práci otázky položené členy komise.
Dotaz: Student zmínil, že v konkrétním provoze je nutné vyměnit potrubí z uhlíkové oceli za nerezové potrubí, dotaz zní, proč je nutná tato výměna před plánovaným koncem životností (2 roky oproti 10 let)? Byl zodpovězen.
Dotaz: Čím je dané, že dochází k takovému cyklickému zatížení? Byl zodpovězen.
Dotaz: Jak se zjistí existující délka trhliny? Byl zodpovězen.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení