The Field Bend That Kinked
Terenski tehničar koji usmjerava PTFE cijev izmjenjivača topline oko potporne grede spremnika savija cijev rukom do radijusa koji izgleda razumno. Čini se da cijev prihvaća savijanje bez pucanja. Tri mjeseca kasnije, cijev se na tom zavoju spljoštila u ovalni{2}}presjek. Protok pare je ograničen. Cijev se mora zamijeniti.
Pogreška je bila savijanje PTFE ispod njegovog minimalnog radijusa savijanja. Za razliku od metalnih cijevi, koje su plastične pod dobro-definiranim kutom savijanja, PTFE se može saviti do iznenađujuće malih radijusa bez trenutnog vidljivog oštećenja. Polimerni lanci se preorijentiraju. Cijev izgleda prihvatljivo. Ali vanjska stijenka zavoja je u napetosti iznad granice elastičnosti materijala. Tijekom vremena na povišenoj temperaturi rastegnuti polimer puzi, stjenka se stanji, a cijev ovalizira.
Minimalni radijus savijanja za PTFE cijevi izmjenjivača topline nije radijus pri kojem se cijev odmah savija. To je radijus pri kojem dugotrajno-puzanje i ovalizacija ostaju unutar prihvatljivih granica za životni vijek.
Režim elastičnog nasuprot plastičnog savijanja
Kada je cijev savijena, vanjska stijenka se rasteže u napetosti, a unutarnja se stisne. Deformacija na vanjskoj površini je: ε=r / R, gdje je r vanjski radijus cijevi, a R radijus središnje crte savijanja.
PTFE ima granično elastično naprezanje od približno 2-3% na sobnoj temperaturi i 1-2% na 120 stupnjeva. Savijanje na deformacije ispod ove granice proizvodi potpuno elastičnu deformaciju - cijev se vraća u ravno stanje kada se otpusti. Savijanje na naprezanja iznad ove granice proizvodi trajnu deformaciju. Polimerni lanci rastegnuti su iznad svoje elastične sposobnosti oporavka.
Minimalni sigurni radijus savijanja izračunat je da zadrži vanjsko naprezanje vlakana unutar granice elastičnosti na najvećoj radnoj temperaturi. To osigurava da savijanje ne postane progresivno ovalno tijekom vremena.
Za 10 mm OD PTFE cijevi, vanjski radijus cijevi r je 5 mm. Za ograničenje naprezanja na 2% pri 120 stupnjeva, minimalni polumjer savijanja R=r / ε=5 / 0.02=250 mm. Za 8 mm OD cijevi, r=4 mm i R=4 / 0.02=200 mm.
Tablica 1: Preporučeni minimalni radijusi savijanja za PTFE cijevi izmjenjivača topline
| OD cijevi (mm) | Debljina stijenke (mm) | Minimalni radijus savijanja na 20 stupnjeva (mm) | Minimalni radijus savijanja na 120 stupnjeva (mm) | Multiplikator OD cijevi (pri 120 stupnjeva) | Bilješke |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.8 | 90 | 150 | 25× | Čvrsta savijanja zahtijevaju potporu trna tijekom savijanja |
| 8 | 1.0 | 120 | 200 | 25× | Standardni polumjer savijanja polja |
| 10 | 1.0 | 150 | 250 | 25× | Koristite oprugu za savijanje ili oblik za dosljednost |
| 10 | 1.2 | 160 | 260 | 26× | Deblji zid malo povećava potrebni radijus |
| 12 | 1.0 | 180 | 300 | 25× | Veći promjer naravno zahtijeva veći radijus |
| 12 | 1.5 | 200 | 320 | 27× | Debeli zid povećava potrebni radijus |
Učinak toplinskog oporavka
PTFE ima korisno svojstvo za savijanje u polju: toplinski oporavak. Ako je cijev savijena hladna do polumjera malo većeg od preporučenog minimuma, zagrijavanje na 120-150 stupnjeva omogućuje polimernim lancima da se opuste. Unutarnje naprezanje od savijanja djelomično nestaje. Cijev zadržava svoj savijeni oblik, ali sa smanjenim preostalim naprezanjem.
Ova tehnika dopušta terensko savijanje na polumjerima približno 20-30% čvršćim od minimalnog-hladnog savijanja, pod uvjetom da se cijev naknadno zagrijava-potvrdi cirkuliranjem pare kroz nju pod niskim tlakom prije nego što se stavi u puni rad. Postupak zagrijavanja treba biti dokumentiran u uputama za montažu.
Zahtjevi za alat za savijanje
Ručno savijanje bez potpore proizvodi nedosljedne radijuse i rizikuje lokalno savijanje. Opruga za savijanje-zavojna opruga koja klizi preko vanjskog promjera cijevi-pruža vanjsku potporu i sprječava ovalizaciju tijekom savijanja. Oblik savijanja-oblikovani blok sa željenim radijusom-obezbeđuje dosljednu geometriju savijanja.
Za instalacije na terenu gdje je potrebno više identičnih zavoja, opravdano je jednostavno učvršćenje za savijanje. Učvršćenje osigurava da svaki zavoj zadovoljava zahtjeve minimalnog radijusa i proizvodi konzistentan pad tlaka preko identičnih krugova cijevi.
Sažetak
Minimalni polumjer savijanja za PTFE cijevi izmjenjivača topline je 25 puta veći od vanjskog promjera cijevi za hladno savijanje na 20 stupnjeva i 25-27 puta za savijanje na 120 stupnjeva. Ovo održava napetost vanjskog vlakna unutar granice elastičnosti od 2%, sprječavajući dugotrajnu ovalizaciju puzanja i ograničenje protoka.
Toplinski oporavak nakon hladnog savijanja omogućuje nešto uže radijuse s kontroliranim postupkom topli-postavljanja. Opruge za savijanje ili oblici osiguravaju dosljedna savijanja bez-savijanja tijekom postavljanja na terenu.
Inženjerske specifikacije za postupke savijanja PTFE cijevi i kriteriji prihvatljivosti dostupni su nakon podnošenja dimenzija cijevi, radne temperature, ograničenja prostora za ugradnju i potrebnih geometrija savijanja.
