Harvennus mutkassa
Huoltohenkilöstö poistaa PTFE-lämmönvaihtimen viiden vuoden käytön jälkeen. Ultraäänipaksuusmittaus paljastaa, että putken seinämät ovat suorien osien spesifikaatioiden mukaisia, mitattuna 0,95-1,00 mm verrattuna alkuperäiseen 1,00 mm:iin. Mutta mutkissa ulkoseinämän paksuus on 0,70-0,75 mm - 25-30 % pienempi. Mutka on elämää rajoittava paikka.
Seinien oheneminen mutkissa on ennustettavissa oleva seuraus taivutusprosessista yhdistettynä pitkäaikaiseen-virumiseen korkeassa lämpötilassa. Taivutuksen aikana putken ulkoseinä venyy mukautumaan pidemmälle kaaren pituudelle mutkan ulkopinnan ympärille. Seinä ohenee tilavuuden säästämiseksi. Käyttölämpötilassa sisäisessä höyrypaineessa ohennettu ulkoseinä hiipii nopeammin kuin paksummat suorat osat, mikä pienentää paksuutta entisestään ajan myötä.
Taivutussäde määrää alkuperäisen ohenemisen. Tiukemmat mutkat tuottavat enemmän ohenemista. Pienimmän taivutussäteen määrittäminen suunnittelun aikana estää liiallisen alkuharventumisen ja rajoittaa myöhemmän ryömintänopeuden hyväksyttävälle tasolle käyttöiän aikana.
Taivutusjännitys ja ohenemissuhde
Kun suora putki taivutetaan, ulkokaaren pituus ylittää sisäkaaren pituuden. Taivutuksen ulkopuolella olevan materiaalin on venyttävä; sisäpuolella oleva materiaali puristuu. Ulkopinnan venymä on ε=r / R, missä r on putken ulkosäde ja R on taivutuksen keskiviivan säde.
Seinämän paksuus taivutuksen jälkeen, jos tilavuuden muodonmuutos on vakio, on suunnilleen t_taivutettu=t_alkuperäinen / (1 + ε). 10 mm:n ulkohalkaisijan putkelle (r=5mm), joka on taivutettu säteeseen R=150mm, ulomman kuidun jännitys on 5/150=3.33%. Seinämän paksuus ulkomutkassa pienenee noin 0,968 mm:iin 1 000 mm:stä{13}}3,2 %.
Tiukemman taivutuksen saamiseksi R=100 mm:ssä venymä on 5/100=5 %. Seinä ohenee 0,952 mm-4,8 %:lla.
Käyttölämpötilassa sisäisen paineen alaisena virumisnopeus ohennetussa osassa on korkeampi kuin täyspaksuisessa suorassa osassa. Harvennus kiihtyy ajan myötä. Alkuperäinen 3-5 %:n oheneminen taivutuksesta voi olla 15-30 % ohenemista vuosien käytön jälkeen.
Taulukko 1: Taivutussäde ja seinän ohennus PTFE-lämmönvaihdinputkille (10 mm OD × 1 mm seinä)
| Taivutuksen keskiviivan säde (mm) | Säteen-/-halkaisijan suhde (R/D) | Ulkokuidun kanta (%) | Alkuperäinen seinän paksuus taivutuksessa (mm) | Arvioitu 5 vuoden seinä 143 asteen kulmassa (mm) | Sopivuus |
|---|---|---|---|---|---|
| 250 (suositeltu minimi) | 25 | 2.0 | 0.980 | 0.90-0.94 | Erinomainen (10+ vuoden käyttöikä) |
| 200 | 20 | 2.5 | 0.975 | 0.85-0.90 | Hyvä |
| 150 | 15 | 3.33 | 0.968 | 0.78-0.85 | Hyväksytään katsastuksella |
| 120 | 12 | 4.17 | 0.960 | 0.70-0.80 | Marginaalinen (vähennä höyrynpainetta) |
| 100 | 10 | 5.0 | 0.952 | 0.60-0.72 | Ei suositella höyrypalveluun |
| 75 | 7.5 | 6.67 | 0.938 | < 0.60 (high failure risk) | Ei hyväksyttävää |
Ovalisointilisäys
Taivuttaminen ei vain ohenna ulkoseinää, vaan myös soikea putken poikkileikkausta{0}}. Putki muuttuu hieman elliptiseksi taivutessa, pienemmän akselin ollessa mutkan tasossa. Soikea keskittää sisäisen paineen aiheuttaman vanteen jännityksen maksimikaarevuuspisteisiin, mikä kiihdyttää edelleen virumista.
Suositeltuun 25D:n vähimmäissäteeseen taivutettu putki säilyttää ovaalin alle 5 %:ssa. Tiukemmat mutkat lisäävät soikeaa muotoa. Seinien ohenemisen, soikeaisuuden ja jännityskeskittymän yhteisvaikutukset tekevät mutkasta kriittisen paikan käyttöiän määrittämiselle.
Ennaltaehkäisevän suunnittelun tekniset tiedot
Ensisijainen ehkäisevä toimenpide on määrittää vähintään 25 kertaa putken ulkohalkaisija -sama säde, jota suositellaan taittumisen estämiseen. Tämä säde rajoittaa alkuperäisen ohenemisen 2 %:iin ja varmistaa, että soikeaisuus pysyy alle 5 %:ssa.
Taivutukset tulee tarkastaa valmistuksen jälkeen go/no{0}}go-mittarilla ja ultraäänipaksuusmittauksella. Seinämän vähimmäispaksuus taivutuksen ulkosäteellä tulee dokumentoida lähtötasona tulevaa vertailua varten.
Huollon aikana mutkat tulee sisällyttää ultraäänipaksuuden mittausohjelmaan. Taivutukset, joiden seinämän paksuus on alle 0,75 mm 1,0 mm:n nimellisseinällä, tulee ajoittaa vaihtoon.
Yhteenveto
Paikallinen seinämän oheneminen PTFE-lämmönvaihdinputken mutkissa johtuu ulkoseinän venymisestä taivutuksen aikana, johon liittyy nopeutunut viruminen ohennetussa osassa käyttölämpötilassa ja paineessa. Vähimmäissuositeltu taivutussäde 25 kertaa putken halkaisija rajoittaa alkuperäisen ohenemisen 2 prosenttiin ja tarjoaa hyväksyttävän pitkäkestoisen-virumisen.
Tiukemmat mutkat tuottavat suhteellisesti enemmän ohenemista ja lyhentävät käyttöikää. Valmistuksen-jälkeinen ja käytössä{2}}käytettävä ultraäänipaksuusmittaus mutkissa tarjoaa kvantitatiivisia tietoja vaihtopäätöksiä varten.
PTFE-putken taivutuksen ja tarkastuksen tekniset tiedot ovat saatavilla, kun putken mitat, taivutussäteet, käyttölämpötila ja paine sekä vaadittu käyttöikä on toimitettu.
