Ovalnost koja skraćuje život
PTFE cijev izmjenjivača topline sa savršeno kružnim poprečnim-presjekom ravnomjerno raspoređuje unutarnji tlak pare po svom obodu. Naprezanje obruča jednako je u svim točkama. Cijev jednoliko puzi, a stanjivanje stijenke napreduje predvidljivo.
Cijev s čak i blagom ovalnošću koncentrira naprezanje u točkama minimalnog polumjera zakrivljenosti. Obručno naprezanje je veće tamo gdje je stijenka oštrije zakrivljena. Puzanje se ubrzava na ovim -mjesta visokog stresa. Stanjenje stijenke postaje ne-jednoliko. Tlak pucanja-unutarnji tlak pri kojem cijev pukne-opada brže nego što predviđaju uniformni-modeli zidova.
Odnos između početne ovalnosti i dugotrajnog-zadržavanja tlaka pucanja može se kvantificirati. Određivanje tolerancije ovalnosti u vrijeme proizvodnje osigurava da cijev zadrži odgovarajući kapacitet tlaka tijekom svog predviđenog životnog vijeka.
Koncentracija naprezanja iz ovalnosti
Za savršeno kružnu cijev s tankim{0}}stjenkama, obručno naprezanje je: σ=P × D / (2 × t), gdje je P unutarnji tlak, D srednji promjer, a t debljina stijenke. Ovo je standardna Barlow formula.
Za ovalnu cijev, obručno naprezanje u točki minimalnog radijusa je veće. Faktor koncentracije naprezanja K ovisi o ovalnosti, definiranoj kao: Ovalnost (%)=(Dmax - Dmin) / Dnominal × 100.
Kod ovalnosti od 2%, faktor koncentracije naprezanja je približno 1,15-što je povećanje od 15% u lokalnom obručnom naprezanju. Kod 5% ovalnosti, K ≈ 1,35. Kod 10% ovalnosti, K ≈ 1,70. Povećano naprezanje dovodi do bržeg puzanja u točkama visoke zakrivljenosti. Cijev postupno postaje ovalnija kako puzanje stanji stijenku prvenstveno na tim mjestima. Povratna sprega se ubrzava.
Tablica 1: Utjecaj ovalnosti na 5-godišnje zadržavanje tlaka pucanja (10 mm OD × 1 mm PTFE s modificiranim zidom, para od 3 bara na 143 stupnja)
| Početna ovalnost (%) | Faktor koncentracije naprezanja (K) | Stanjenje zidova nakon 5 godina (% od izvornika) | Zadržavanje tlaka pucanja nakon 5 godina (% izvornog) | Dispozicija |
|---|---|---|---|---|
| < 1.0 | < 1.08 | 5-8% (ujednačeno) | 85-90% | Prihvatljivo za 10+ godinu usluge |
| 1.0-2.0 | 1.08-1.15 | 8-12% (pomalo neujednačeno) | 78-85% | Prihvatljivo za 5-8 godina rada |
| 2.0-3.0 | 1.15-1.22 | 12-18% (mjerljivo neujednačeno) | 70-78% | rubni; smanjiti interval pregleda |
| 3.0-5.0 | 1.22-1.35 | 18-28% (vidljivo neujednačeno) | 60-70% | Zamijenite u roku od 3 godine |
| > 5.0 | > 1.35 | >28% (ubrzavanje) | < 60% | Zamijenite sljedećom prilikom |
Vrijednosti izračunate za modificirani PTFE pri 143 stupnja zasićene pare. Virgin PTFE pokazuje približno 30-50% brže stanjivanje stijenke pri istoj ovalnosti zbog veće brzine puzanja.
Specifikacije ovalnosti proizvodnje
PTFE cijevi se proizvode ekstruzijom paste. Proces ekstruzije prirodno proizvodi određeni stupanj ovalnosti. Kao -ekstrudirana ovalnost ovisi o dizajnu matrice za ekstruziju, naponu-izvlačenja i brzini hlađenja.
Standardne komercijalne PTFE cijevi obično imaju ovalnost od 1-3%. Ovo je dovoljno za većinu aplikacija izmjenjivača topline koji rade ispod tlaka pare od 4 bara. Za potrebe rada s višim tlakom ili produljenog vijeka trajanja treba specificirati cijevi s ovalnošću ispod 1,5%.
Ovalnost se mjeri mikrometrom ili optičkim komparatorom na više točaka duž svake cijevi. Za kritične primjene, preporučuje se 100% pregled ovalnosti cijevi na sredini i na oba kraja. Mjerni podaci trebaju biti uključeni u dokumentaciju za certifikaciju materijala.
U-Praćenju ovalnosti usluge
Ovalnost cijevi s vremenom se povećava zbog puzanja na visokim-točkama naprezanja. Periodično mjerenje ovalnosti cijevi tijekom planiranog održavanja daje rano upozorenje o približavanju kraja životnog vijeka. Trend povećanja ovalnosti ukazuje da se puzanje ubrzava, a stanjivanje stijenke postaje ne-jednoliko.
Kada-ovalnost u radu dosegne 5%, cijev je potrošila približno 50-60% svog korisnog vijeka puzanja. Zamjenu treba planirati. Kada ovalnost dosegne 8-10%, sigurnosni faktor tlaka pucanja približava se minimalnoj prihvatljivoj razini i preporučuje se trenutna zamjena.
Sažetak
Početna ovalnost cijevi izravno utječe-na dugotrajno zadržavanje tlaka pucanja u PTFE izmjenjivačima topline. Ovalnost ispod 2% osigurava ravnomjerno puzanje i predvidljivo stanjivanje stijenke tijekom 5-8 godina rada. Ovalnost iznad 3% ubrzava ne-jednoliko stanjivanje na točkama visoke zakrivljenosti, smanjujući zadržavanje pritiska pucanja na 60-70% unutar 5 godina.
Određivanje tolerancije ovalnosti manje od ili jednako 2% pri proizvodnji i praćenje ovalnosti tijekom servisa pruža mjerljivu osnovu za predviđanje vijeka trajanja i planiranje zamjene.
Inženjerske specifikacije za kriterije prihvatljivosti ovalnosti PTFE cijevi u određenim aplikacijama izmjenjivača topline dostupne su nakon podnošenja tlaka pare, potrebnog životnog vijeka, dimenzija cijevi i trenutnih postupaka inspekcije.
