Kompensatory mieszkowe są niezbędną częścią wielu układów przemysłowych, które zabezpieczają je przed szkodliwym działaniem gorących bądź zimnych cieczy i gazów. Transport tego rodzaju substancji musi przebiegać w bezpiecznych warunkach, a takie zapewniają właśnie kompensatory mieszkowe, łączące rurociągi, cylindry i inne, podobne do nich elementy. Warto przeanalizować ich właściwości i zauważyć, że te zbudowane z cienkich stalowych ścianek konstrukcje, są niezwykle odporne na wiele niszczących czynników. Znając jednakże nie tylko ich możliwości, lecz również ograniczenia, jest się w stanie prawidłowo zaprojektować nawet najbardziej skomplikowaną instalację.

Wpływ uszkodzeń i obciążeń mechanicznych

Materiał, z którego są stworzone kompensatory, jest cienki i łatwo się wgniata. Z tego powodu niektórzy inwestorzy decydują się na stosowanie dodatkowych osłon ochronnych. Jednakże w czasie prac montażowych czy serwisowych często muszą być one ściągane. W takiej sytuacji może łatwo dojść do wgniecenia struktury kompensatora. Warto jednak brać pod uwagę, że nie każde wgniecenie kwalifikuje ten element do wymiany. Płytkie i drobne zagłębienia nie będą wpływać negatywnie na działanie kompensatorów czy ich żywotność. Jednakże głębokie i rozległe wgniecenia muszą już być przeanalizowane pod względem wystąpienia nagłej awarii kompensatora. W trakcie pojawienia się naprężeń materiału, w miejscu ostrego zagniecenia może dojść do nagłego przerwania jego ciągłości. To samo tyczy się zadrapań i ubytków w ścianach kompensatora – jeśli nie przekraczają one 10% całkowitej grubości ścianki, w takim momencie można wyszlifować powierzchnię i dalej użytkować omawiany element. W innym przypadku trzeba rozważyć jego wymianę.

Co ciekawe wbrew pozorom cieńszy materiał, z którego zbudowane są kompensatory, wykazuje się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi. Już pojedyncza warstwa wyprofilowanej stali nierdzewnej pozwala na równoważenie dużej różnicy ciśnień czy cyklicznych drgań wywoływanych przez pompy czy układy spalinowe. Istnieje jednak możliwość skonstruowania tych elementów z wielowarstwowych ścianek. Ponieważ kompensatory mieszkowe zbudowane są ze stali, znając jej właściwości, jest się w stanie ocenić, czy dany element jest zamocowany poprawnie. Jeśli chodzi o wytrzymałość mechaniczną, w momencie zauważenia pęknięcia struktury kompensatora, warto zorientować się, jakiej natury jest to uszkodzenie. W badaniu mikroskopowym można wykazać, że pęknięcie jest wynikiem nadmiernych obciążeń mechanicznych, takich tak zbyt silne drgania bądź skoki temperatur.

Oczywiście kompensatory są stworzone do tego, aby znosić zmiany położenia elementów, które łączą ze sobą, wzrost ciśnienia ośrodka, jak i jego drgania, jednakże nieprawidłowo zaprojektowany układ może przyczynić się do znacznego skrócenia żywotności kompensatora.

Oprócz typowych zmian zmęczeniowych można również zauważyć specyficzne zmiany związane z korozją. W obu przypadkach można wywnioskować, że stal, z której wykonane są kompensatory mieszkowe, była wystawiana na nadmierne działanie czynników uszkadzających. W takiej sytuacji należy rozpatrzyć przeprojektowanie instalacji, dodanie dodatkowej izolacji bądź zastosowanie innego rodzaju zamocowań.

Działanie zmiennego ciśnienia

Pomimo że kompensatory zbudowane są z cienkiej blachy stalowej, to ich wytrzymałość na zmienne ciśnienie jest fenomenalna. Wynika ona ze specyficznej konstrukcji ścianek tych elementów, które w przekroju przypominają harmonijkę. Taka budowa pozwala na znoszenie o wiele wyższych wartości ciśnienia w porównaniu z cylindrem stalowym o prostych ściankach. Każdy taki element posiada, co jest oczywiste, graniczne wartości ciśnienia, powodujące jego zniekształcenie. Jednakże warto zauważyć przewagę kompensatorów nad prostymi cylindrami, które zajmowałyby za dużo miejsca, wykazując się taką samą wytrzymałością ciśnieniową.

Wysoka i niska temperatura sprzymierzeńcem stali?

Kompensatory mieszkowe wykonane ze stali nierdzewnej wykazują się również doskonałą odpornością termiczną. Co więcej, stal nierdzewna dobrze znosi nie tylko wysokie, lecz również te ekstremalnie niskie temperatury. Ma to zastosowanie rzecz jasna w transporcie gazu skroplonego – LNG. Aby można go transportować i utrzymać w stanie ciekłym, należy doprowadzić go do temperatury –162°C. Co ciekawe, stal nierdzewna w takich warunkach wykazuje się szczególną odpornością mechaniczną, co tylko pomaga w zachowaniu ciągłości transportu wspomnianego gazu.

Co ważne, zawsze warto przygotować odpowiednią izolację kompensatorów mieszkowych – wszystko zależy od tego, w jakiej sytuacji się z nich korzysta. Jeśli np. transportowane spaliny zbyt łatwo się wychładzają, właśnie z powodu specyficznych właściwości izolacji, mogą one kondensować się na ściankach kompensatorów, co w efekcie może przyczyniać się do ich przyspieszonej korozji. W takiej sytuacji, aby uniknąć szkodliwej kondensacji spalin, należy zastosować dodatkową izolację zewnętrzną. Nie wynika to więc z konkretnych właściwości kompensatora, lecz ze sposobu jego zabezpieczenia i umieszczenia w instalacjach przemysłowych.

Jak widać, kompensatory mieszkowe odgrywają szczególną rolę w instalacjach, w których występują znaczne obciążenia mechaniczne, jak i zmienne warunki temperatury oraz ciśnienia. Niemożliwe wydaje się być już zaprojektowanie układów przemysłowych pozbawionych takich elementów. Pozwala to na uniknięcie sporych awarii oraz znacznie skraca długość rurociągów transportujących substancje o różnych, czasem ekstremalnych właściwościach. Zdecydowanie się więc na liczne zastosowanie kompensatorów jest w stanie zagwarantować wysoką sprawność wszelkich systemów przemysłowych.