The Field Bend That Kinked
Terenski tehničar koji vodi PTFE cijev izmjenjivača topline oko nosača rezervoara savija cijev rukom do radijusa koji izgleda razumno. Čini se da cijev prihvata savijanje bez pucanja. Tri mjeseca kasnije, cijev na toj krivini se spljoštila u ovalni poprečni-presjek. Protok pare je ograničen. Cijev se mora zamijeniti.
Greška je bila savijanje PTFE ispod njegovog minimalnog radijusa savijanja. Za razliku od metalnih cijevi, koje plastično popuštaju pod dobro-definiranim kutom savijanja, PTFE se može saviti do iznenađujuće čvrstih radijusa bez neposrednih vidljivih oštećenja. Polimerni lanci se preorijentišu. Cijev izgleda prihvatljivo. Ali vanjski zid krivine je u napetosti iznad granice elastičnosti materijala. Vremenom na povišenoj temperaturi rastegnuti polimer puzi, zid se stanji, a cijev ovalizira.
Minimalni radijus savijanja za PTFE cijevi izmjenjivača topline nije polumjer na kojem se cijev odmah savija. To je polumjer na kojem dugotrajno-puzanje i ovalizacija ostaju unutar prihvatljivih granica za vijek trajanja.
Režim savijanja elastične i plastične mase
Kada je cijev savijena, vanjski zid se rasteže u napetosti, a unutrašnji zid se stisne. Deformacija na vanjskoj površini je: ε=r / R, gdje je r vanjski polumjer cijevi, a R je polumjer središnje linije savijanja.
PTFE ima graničnu elastičnost od približno 2-3% na sobnoj temperaturi i 1-2% na 120 stepeni. Savijanje do naprezanja ispod ove granice proizvodi potpuno elastičnu deformaciju - cijev se vraća u pravo stanje kada se otpusti. Savijanje do naprezanja iznad ove granice proizvodi trajnu deformaciju. Polimerni lanci su rastegnuti izvan njihovog elastičnog kapaciteta oporavka.
Minimalni sigurni radijus savijanja se izračunava kako bi se vanjska deformacija vlakna zadržala unutar granice elastičnosti na maksimalnoj radnoj temperaturi. Ovo osigurava da savijanje ne ovalizira s vremenom.
Za PTFE cijevi promjera 10 mm vanjski radijus cijevi r je 5 mm. Za ograničavanje naprezanja na 2% na 120 stepeni, minimalni radijus savijanja R=r / ε=5 / 0.02=250 mm. Za cijevi promjera 8 mm, r=4 mm, i R=4 / 0.02=200 mm.
Tabela 1: Preporučeni minimalni radijusi savijanja za PTFE cijevi izmjenjivača topline
| OD cijevi (mm) | Debljina zida (mm) | Minimalni radijus savijanja na 20 stepeni (mm) | Minimalni radijus savijanja na 120 stepeni (mm) | Množitelj OD cijevi (na 120 stepeni) | Bilješke |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.8 | 90 | 150 | 25× | Uske krivine zahtijevaju potporu trna tokom savijanja |
| 8 | 1.0 | 120 | 200 | 25× | Standardni radijus savijanja polja |
| 10 | 1.0 | 150 | 250 | 25× | Za konzistentnost koristite oprugu ili formu za savijanje |
| 10 | 1.2 | 160 | 260 | 26× | Deblji zid neznatno povećava potreban radijus |
| 12 | 1.0 | 180 | 300 | 25× | Veći prečnik prirodno zahteva veći radijus |
| 12 | 1.5 | 200 | 320 | 27× | Debeli zid povećava potreban radijus |
Thermal Recovery Effect
PTFE ima korisnu osobinu za savijanje na terenu: termički oporavak. Ako je cijev savijena hladno do radijusa malo čvršćeg od preporučenog minimuma, zagrijavanje na 120-150 stepeni omogućava da se polimerni lanci opuste. Unutrašnji napon od savijanja djelomično se raspršuje. Cijev zadržava svoj savijeni oblik, ali sa smanjenim zaostalim naprezanjem.
Ova tehnika dozvoljava savijanje polja na radijusima približno 20-30% čvršćim od minimuma hladnog-savijanja, pod uvjetom da se cijev naknadno zagrijava-podesi kruženjem pare kroz nju pod niskim pritiskom prije nego što se stavi u potpunu upotrebu. Postupak zagrijavanja treba dokumentirati u uputama za ugradnju.
Zahtjevi alata za savijanje
Ručno savijanje bez potpore proizvodi nedosljedne radijuse i rizikuje lokalno savijanje. Opruga za savijanje-zavojna opruga koja klizi preko cijevi OD-osigurava vanjski oslonac i sprječava ovalizaciju tokom savijanja. Savijanje formira-oblikovani blok sa željenim radijusom-omogućava konzistentnu geometriju savijanja.
Za terenske instalacije gdje je potrebno više identičnih savijanja, opravdano je jednostavno savijanje. Uređaj osigurava da svaka krivina ispunjava zahtjeve za minimalni radijus i proizvodi dosljedan pad tlaka u identičnim cijevnim krugovima.
Rezime
Minimalni radijus savijanja za PTFE cijevi izmjenjivača topline je 25 puta veći od vanjskog prečnika cijevi za hladno savijanje na 20 stepeni i 25-27 puta za savijanje na 120 stepeni. Ovo zadržava naprezanje vanjskog vlakna unutar granice elastičnosti od 2%, sprječavajući dugotrajnu ovalizaciju puzanja i ograničenje protoka.
Termički oporavak nakon hladnog savijanja omogućava neznatno uže radijuse uz kontroliranu proceduru{0}}očvršćivanja topline. Opruge ili forme za savijanje osiguravaju konzistentna savijanja-bez savijanja tokom instalacije na terenu.
Inženjerske specifikacije za postupke savijanja PTFE cijevi i kriteriji prihvatljivosti dostupni su nakon podnošenja dimenzija cijevi, radne temperature, ograničenja prostora za instalaciju i potrebnih geometrija savijanja.
