Ovaliteetti, joka lyhentää elämää
PTFE-lämmönvaihdinputki, jonka poikkileikkaus on täysin pyöreä,{0}}jakaa sisäisen höyryn paineen tasaisesti kehälleen. Vanteen jännitys on sama kaikissa kohdissa. Putki hiipii tasaisesti ja seinämien oheneminen etenee ennustettavasti.
Pienikin soikea putki keskittää jännityksen pienimmän kaarevuussäteen kohtiin. Vanteen jännitys on suurempi siellä, missä seinä kaartaa terävämmin. Viruminen kiihtyy näissä{2}}stressissä. Seinien ohenemisesta tulee epätasaista. Murtumispaine-sisäinen paine, jossa putki repeytyy-putoaa nopeammin kuin yhtenäisissä-seinämalleissa ennakoidaan.
Alkuovalisuuden ja pitkän{0}}purskepaineen säilymisen välinen suhde on kvantifioitavissa. Ovaliteettitoleranssin määrittäminen valmistushetkellä varmistaa, että putki säilyttää riittävän painekapasiteetin koko suunnittelun käyttöikänsä ajan.
Stressi keskittyminen Ovaliteetista
Täysin pyöreän ohutseinämäisen -putken vanteen jännitys on: σ=P × D / (2 × t), missä P on sisäinen paine, D on keskihalkaisija ja t on seinämän paksuus. Tämä on tavallinen Barlow-kaava.
Soikeassa putkessa vanteen jännitys minimisäteen kohdassa on suurempi. Stressin keskittymistekijä K riippuu ovaalista, joka määritellään seuraavasti: Ovaliteetti (%)=(Dmax - Dmin) / Dnominaali × 100.
Kun ovaalisuus on 2 %, stressin keskittymiskerroin on noin 1,15-, mikä on 15 % lisäys paikallisessa vannerasituksessa. 5 % ovaalisuudella K ≈ 1,35. 10 % ovaalisuudella K ≈ 1,70. Lisääntynyt jännitys ajaa nopeampaa virumista korkean kaarevuuden kohdissa. Putki muuttuu asteittain soikeammaksi, kun viruma ohenee seinää ensisijaisesti näissä kohdissa. Palautesilmukka kiihtyy.
Taulukko 1: Ovaliteetin vaikutus 5 vuoden purkauspaineen säilymiseen (10 mm OD × 1 mm seinään modifioitu PTFE, 3 barg höyryä 143 asteessa)
| Alkuovaliteetti (%) | Stressin keskittymistekijä (K) | Seinien ohennus 5 vuoden kohdalla (% alkuperäisestä) | Räjähdyspaineen säilyminen 5 vuoden kohdalla (% alkuperäisestä) | Luonne |
|---|---|---|---|---|
| < 1.0 | < 1.08 | 5-8 % (tasainen) | 85-90% | Hyväksytään 10+ vuoden palveluun |
| 1.0-2.0 | 1.08-1.15 | 8-12 % (hieman epätasainen) | 78-85% | Hyväksytään 5-8 vuoden huoltoon |
| 2.0-3.0 | 1.15-1.22 | 12-18 % (mitattavissa olevan epätasainen) | 70-78% | Marginaali; lyhentää tarkastusväliä |
| 3.0-5.0 | 1.22-1.35 | 18-28 % (näkyvästi epätasainen) | 60-70% | Vaihda 3 vuoden kuluessa |
| > 5.0 | > 1.35 | >28 % (kiihdyttävä) | < 60% | Vaihda seuraavan tilaisuuden tullen |
Arvot on laskettu modifioidulle PTFE:lle 143 asteen kylläisellä höyryllä. Virgin PTFE osoittaa noin 30-50 % nopeampaa seinämän ohenemista samalla soikealla korkeamman virumisnopeuden ansiosta.
Manufacturing Ovality Specifications
PTFE-putket valmistetaan tahnapursottamalla. Suulakepuristusprosessi tuottaa luonnollisesti jonkin verran ovaaliisuutta. As-suulakepuristettu soikea riippuu suulakepuristussuuttimen suunnittelusta, vetojännityksestä-ja jäähdytysnopeudesta.
Tavanomaisten kaupallisten PTFE-putkien soveltuvuus on tyypillisesti 1-3 %. Tämä riittää useimmille lämmönvaihdinsovelluksille, jotka toimivat alle 4 barg höyrypaineella. Korkeamman paineen huoltoa tai pidennettyä käyttöikää varten tulee määrittää letkut, joiden soikea on alle 1,5 %.
Ovaliteetti mitataan mikrometrillä tai optisella vertailulaitteella useista pisteistä jokaisessa putkessa. Kriittisissä sovelluksissa suositellaan putken soikeuden 100 % tarkastusta keskipisteessä ja molemmissa päissä. Mittaustiedot tulee sisällyttää materiaalin sertifiointiasiakirjoihin.
-Service Ovality Monitoring
Putken soikeaisuus kasvaa ajan myötä korkean{0}}rasituspisteiden virumisen vuoksi. Säännöllinen putken ovaalin mittaus määräaikaishuoltojen aikana antaa varhaisen varoituksen käyttöiän lähestyvästä loppumisesta. Kasvava soikea suuntaus osoittaa, että viruminen kiihtyy ja seinämien oheneminen on muuttumassa epätasaiseksi.
Kun käytössä-ovaliteetti saavuttaa 5 %, putki on kuluttanut noin 50–60 % käyttöiästä. Vaihto tulee suunnitella. Kun soveltuvuus saavuttaa 8-10 %, murtumispaineen turvallisuuskerroin lähestyy pienintä hyväksyttävää tasoa, ja välitöntä vaihtoa suositellaan.
Yhteenveto
Putken ensimmäinen soikea muoto vaikuttaa suoraan{0}}pitkäaikaiseen murtumispaineen säilymiseen PTFE-lämmönvaihtimissa. Alle 2 %:n ovaalisuus varmistaa tasaisen virumisen ja ennustettavan seinämän ohenemisen 5-8 käyttövuoden aikana. Yli 3 %:n ovaalisuus kiihdyttää epätasaista ohenemista korkean kaarevuuden kohdissa, mikä vähentää purkauspaineen säilymistä 60–70 %:iin viidessä vuodessa.
Ovaliteettitoleranssin määrittäminen enintään 2 % valmistuksen yhteydessä ja ovaalin tarkkailu huoltotöiden aikana tarjoaa kvantitatiivisen perustan käyttöiän ennustamiselle ja vaihtoaikataululle.
Tekniset tiedot PTFE-putkien soikeaisuuden hyväksymiskriteereistä tietyissä lämmönvaihdinsovelluksissa ovat saatavilla, kun höyrynpaine, vaadittu käyttöikä, putken mitat ja nykyiset tarkastusmenettelyt on toimitettu.
