Pysäytys, joka aiheutti vahinkoa
Kierrättävä happojärjestelmä sammuu huoltoa varten. Kiertovesipumppu pysähtyy. Paluulinjan takaiskuventtiili, joka sijaitsee useita metrejä PTFE-lämmönvaihtimen yläpuolella, pitää sisällään nestepatsaan. Putken jäähtyessä neste supistuu, jolloin suljetussa osassa syntyy alipainetta. PTFE-putket, jotka on suunniteltu höyryn sisäiseen ylipaineeseen, kokevat ulkoisen tyhjiön prosessipuolelta.
Kun järjestelmä käynnistyy uudelleen, lämpöteho vähenee. Kylvyn lämpötila yrittää saavuttaa asetusarvon. Tarkastus paljastaa, että useat PTFE-putket ovat osittain romahtaneet-ympyränmuotoisen poikkileikkauksensa-, joka on litistynyt soikeaksi. Putket eivät vuoda, mutta epämuodostunut muoto rajoittaa sekä sisäistä höyryvirtausta että ulkoista lämmönsiirtoa.
Tämä vikamekanismi on täysin estettävissä. Se johtuu riittämättömästä alipainesuojauksesta prosessiputkistossa, ei PTFE-lämmönvaihtimen puutteesta.
Romahdusmekanismi
PTFE-putket on suunniteltu kestämään sisäistä painetta-kehän jännitystä, joka aiheutuu höyryn tai kuuman veden työntämisestä ulospäin. Materiaalin joustavuus ja virumisenkestävyys kestävät hyvin tätä kuormaa. Puristusvannejännitystä aiheuttava ulkoinen paine on erilainen kuormitustila, jota varten putkea ei ehkä ole suunniteltu.
Ohutseinämäinen pyöreä putki ulkoisen paineen alaisena{0}} rikkoutuu nurjahtamalla, kun ulkoinen paine ylittää kriittisen puristuspaineen. Tämä paine riippuu putken halkaisijasta, seinämän paksuudesta, materiaalin kimmokertoimesta käyttölämpötilassa ja putken -epäpyöreydestä-.
Korotetuissa lämpötiloissa PTFE:n kimmomoduuli laskee merkittävästi. Putki, joka kestää täyden tyhjiön 25 asteessa, voi romahtaa 100 asteessa saman paine-eron alaisena. Korkean lämpötilan toiminnan aikana ja äkillisen alipaineen yhdistelmä sammutuksen aikana luo pahimman mahdollisen tilanteen.
Kokoon painunut osa ei välttämättä ole koko putki. Alipaine voi olla paikallinen putkiston tietyissä osissa. Putken romahtaminen tapahtuu heikoimmassa kohdassa-tyypillisesti puolivälissä-tukien välillä, missä putkella on vähiten ulkoisia rajoituksia.
Taulukko 1: PTFE-putken romahtamisen arviointikriteerit (10 mm ulkohalkaisija, 1 mm seinä)
| Ovaliteetti (%) | Visuaalinen ulkoasu | Virtauksen rajoitus | Lämmönsiirtovaikutus | Luonne |
|---|---|---|---|---|
| < 5 | Pientä litistystä, tuskin havaittavissa | Mitätön | Mitätön | Hyväksy palvelun jatkaminen; seurata |
| 5-15 | Näkyvä soikea muoto | Alaikäinen (< 10% flow reduction) | Pieni | Vähennä höyryn painetta; suunnitella korvaamista |
| 15-30 | Selvästi litistetty | Kohtalainen (10-30 % alennus) | Kohtalainen | Vaihda seuraavan ajoitetun sammutuksen yhteydessä |
| 30-50 | Vakavasti litistynyt | Vaikea (30-50 %:n vähennys) | Vakava | Vaihda välittömästi |
| > 50 | Lähes suljettu, ryppyinen seinä | Critical (>50 % alennus) | Kriittinen | Välitön vaihto; tarkasta viereiset putket |
Ovaliteetti=(Dmax - Dmin) / Dnominaali × 100 %. Dnominaali on putken alkuperäinen ulkohalkaisija. Mittaukset tehty eniten epämuodostuneesta poikkileikkauksesta-.
Tarkastusmenettely
Tarkastus alkaa ulkoisella silmämääräisellä tarkastuksella. Kokoon painuneet putket ovat näkyvästi litistyneet vierekkäisiin vahingoittumattomiin putkiin verrattuna. Siirtymävyöhykkeellä pyöreästä soikeaan poikkileikkaus-voi näyttää jännitysvalkaisua-sameaa PTFE:ssä, mikä osoittaa paikallista myöntymistä.
Ovaliteetti mitataan jarrusatulalla tai go/no{0}}go -mittarilla kaikkein epämuodostuneimmasta kohdasta. Suurin ja pienin ulkohalkaisija kirjataan. Mittaukset useissa putken pisteissä kartoittavat romahtamisen laajuuden.
Sisäinen tarkastus voi vaatia boreskooppitutkimusta, jos putken päihin pääsee käsiksi. Sisäkäytävä voi olla osittain tai kokonaan suljettu. Putkien, jotka näyttävät ulkopuolelta täysin romahtaneilta, sisäinen tarkastus vahvistaa, onko virtauskanavaa jäljellä.
Myös kokoonpainuneen putken vieressä olevat putket on tarkastettava. Painetransientti, joka romahti yhden putken, on saattanut muuttaa osittain muita muotoja. Pyöreältä näyttävä putki saattaa olla heikentynyt aiemman huollon aiheuttaman havaitsemattoman ohenemisen vuoksi.
Korjaus ja ennaltaehkäisy
Puristuneita putkia ei voi korjata. Epämuodostunut muoto muuttaa pysyvästi mekaanista ja lämpöä. Putki on suljettava tai vaihdettava.
Jos kokoojan rakenne mahdollistaa yksittäisen putken eristämisen, kokoonpainunut putki voidaan sulkea molemmista päistä ja jättää paikoilleen. Loput putket jatkavat lämmönsiirtoa, vaikkakin hieman pienemmällä kokonaiskapasiteetilla. Kapasiteetin menetys yhdestä kytketystä putkesta moni-putkinipussa on yleensä hyväksyttävä.
Ennaltaehkäisy edellyttää alipainesuojausta prosessiputkistoissa. Putkijärjestelmän yläkohtaan asennettu tyhjiön katkaisijaventtiili mahdollistaa ilman pääsyn sisään, kun paine laskee alle ilmakehän. Venttiili on mitoitettava suurimmalle odotetulle jäähdytysnopeudelle. Järjestelmissä, joissa on usein seisokkeja, automaattinen alipainekatkaisin, jossa on asennon palaute, tarjoaa luotettavan suojan.
Vaihtoehtoisesti PTFE-lämmönvaihdin voidaan määrittää täydelliseen tyhjiökäyttöön suunnitteluvaiheessa. Tämä vaatii paksumpia putken seinämiä tai pienempiä halkaisijoita kriittisen romahduspaineen lisäämiseksi. Paksumpien seinien lämpösuorituskyky on hyväksytty alipainetoleranssin hinnaksi.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihdinputken romahtaminen johtuu ulkoisesta tyhjiöstä, joka syntyy pumpun sammutuksen aikana, kun nesteen supistuminen suljetussa putkistossa synnyttää alipainetta. Ohuet-seinämäiset putket, jotka on suunniteltu sisäiseen paineeseen, voivat taipua ulkoisen tyhjiön vaikutuksesta, etenkin korkeissa käyttölämpötiloissa.
Tarkastuksessa arvioidaan ovaliteetti eniten epämuodostuneesta poikkileikkauksesta-. Putket, joiden soikeus on yli 30 %, on vaihdettava. Ennaltaehkäisy edellyttää tyhjiön katkaisijaventtiilejä prosessiputkistoissa tai täydellisten -tyhjiö-putken mittojen määrittelyä suunnitteluvaiheessa.
Tekniset suositukset putken romahtamisen arvioimiseksi ja alipainesuojauksen suunnitteluun ovat saatavilla, kun putken mitat, käyttölämpötila, putkikokoonpano ja sammutusmenettelyt on toimitettu.
