Stanjivanje na zavoju
Osoblje za održavanje uklanja PTFE izmjenjivač topline nakon pet godina rada. Ultrazvučno mjerenje debljine otkriva da su stijenke cijevi unutar specifikacije na ravnim dijelovima, mjereći 0,95-1,00 mm u odnosu na originalnih 1,00 mm. Na zavojima, međutim, debljina vanjske stijenke iznosi 0,70-0,75 mm - smanjenje od 25-30%. Zavoj je mjesto koje ograničava život.
Stanjenje stijenke kod savijanja predvidljiva je posljedica procesa savijanja u kombinaciji s dugotrajnim -puzanjem na povišenoj temperaturi. Tijekom savijanja, vanjska stijenka cijevi rasteže se kako bi se prilagodila dužoj dužini luka oko vanjske strane zavoja. Zid se stanji kako bi se sačuvao volumen. Na radnoj temperaturi pod unutarnjim tlakom pare, istanjena vanjska stijenka puzi brže od debljih ravnih dijelova, dodatno smanjujući debljinu tijekom vremena.
Polumjer savijanja određuje početno stanjenje. Čvršći zavoji proizvode veće stanjenje. Određivanje minimalnog polumjera savijanja tijekom projektiranja sprječava pretjerano početno stanjivanje i ograničava kasniju stopu puzanja na prihvatljive razine tijekom životnog vijeka.
Odnos deformacije savijanja i stanjivanja
Kada je ravna cijev savijena, duljina vanjskog luka premašuje duljinu unutarnjeg luka. Materijal s vanjske strane zavoja mora se rastegnuti; materijal s unutarnje strane se sabija. Deformacija na vanjskoj površini je ε=r / R, gdje je r vanjski radijus cijevi, a R radijus središnje crte savijanja.
Debljina stijenke nakon savijanja, uz pretpostavku stalne deformacije volumena, je približno t_bent=t_original / (1 + ε). Za 10 mm OD cijevi (r=5 mm) savijenu na radijus R=150 mm, vanjska napetost vlakana je 5/150=3.33%. Debljina stijenke na vanjskom zavoju smanjuje se na približno 0,968 mm s 1000 mm-što je smanjenje od 3,2%.
Za jače savijanje na R=100 mm, deformacija je 5/100=5%. Zid se stanji na 0,952 mm-što je smanjenje od 4,8%.
Na radnoj temperaturi pod unutarnjim tlakom, brzina puzanja u stanjenom dijelu veća je nego u ravnom dijelu pune-debljine. Stanjivanje se s vremenom ubrzava. Početno stanjenje od 3-5% od savijanja može postati stanjeno od 15-30% nakon godina službe.
Tablica 1: Radijus savijanja i stanjivanje stijenke za PTFE cijevi izmjenjivača topline (10 mm OD × 1 mm stijenke)
| Radijus središnje linije savijanja (mm) | Omjer polumjera-i-promjera (R/D) | Naprezanje vanjskog vlakna (%) | Početna debljina stijenke kod savijanja (mm) | Procijenjeni 5-godišnji zid na 143 stupnja (mm) | Pogodnost |
|---|---|---|---|---|---|
| 250 (preporučeni minimum) | 25 | 2.0 | 0.980 | 0.90-0.94 | Izvrsno (10+ godina trajanja) |
| 200 | 20 | 2.5 | 0.975 | 0.85-0.90 | Dobro |
| 150 | 15 | 3.33 | 0.968 | 0.78-0.85 | Prihvatljivo uz pregled |
| 120 | 12 | 4.17 | 0.960 | 0.70-0.80 | Marginalno (smanjite tlak pare) |
| 100 | 10 | 5.0 | 0.952 | 0.60-0.72 | Ne preporučuje se za korištenje na pari |
| 75 | 7.5 | 6.67 | 0.938 | < 0.60 (high failure risk) | Nije prihvatljivo |
Ovalni dodatak
Savijanje ne samo da stanji vanjsku stijenku, već i ovalizira poprečni-presjek cijevi. Cijev na savijanju postaje blago eliptična, s malom osi u ravnini savijanja. Ovalnost koncentrira naprezanje obruča od unutarnjeg pritiska u točkama najveće zakrivljenosti, dodatno ubrzavajući puzanje.
Cijev savijena na preporučeni minimalni radijus od 25D održava ovalnost ispod 5%. Čvršći zavoji daju veću ovalnost. Kombinirani učinci stanjivanja stijenke, ovalnosti i koncentracije naprezanja čine savijanje kritičnim mjestom za određivanje vijeka trajanja.
Specifikacije preventivnog dizajna
Primarna preventivna mjera je određivanje minimalnog radijusa savijanja od 25 puta većeg od vanjskog promjera cijevi-isti radijus preporučen za sprječavanje savijanja. Ovaj radijus ograničava početno stanjivanje na 2% i osigurava da ovalnost ostane ispod 5%.
Savijanja treba pregledati nakon izrade uz pomoć go/no{0}}go mjerača i ultrazvučnog mjerenja debljine. Minimalna debljina stijenke na vanjskom radijusu savijanja treba biti dokumentirana kao osnova za buduću usporedbu.
Tijekom rada, savijanja treba uključiti u program ultrazvučnog mjerenja debljine. Zavoji koji pokazuju debljinu stijenke ispod 0,75 mm za nominalni zid od 1,0 mm trebaju biti planirani za zamjenu.
Sažetak
Lokalno stanjivanje stjenke na zavojima PTFE cijevi izmjenjivača topline rezultat je istezanja vanjske stjenke tijekom savijanja, uz ubrzano puzanje na stanjenom dijelu pod radnom temperaturom i tlakom. Minimalni preporučeni radijus savijanja od 25 puta veći od promjera cijevi ograničava početno stanjivanje na 2% i pruža prihvatljivu dugoročnu-izvedbu puzanja.
Čvršća savijanja uzrokuju proporcionalno veće stanjivanje i kraći vijek trajanja. Ultrazvučno mjerenje debljine nakon-izrade i-u radu na savijanjima daje kvantitativne podatke za odluke o zamjeni.
Inženjerske specifikacije za savijanje i pregled PTFE cijevi dostupne su nakon podnošenja dimenzija cijevi, radijusa savijanja, radne temperature i tlaka te potrebnog vijeka trajanja.
