Ovalnost koja skraćuje život
PTFE cijev izmjenjivača topline sa savršeno kružnim poprečnim -osjekom ravnomjerno raspoređuje unutrašnji pritisak pare po svom obimu. Naprezanje obruča je jednako u svim tačkama. Cev jednoliko puzi, a stanjivanje zidova napreduje predvidljivo.
Cev čak i blagog ovalnog oblika koncentriše naprezanje u tačkama minimalnog radijusa zakrivljenosti. Naprezanje obruča je veće tamo gdje se zid oštrije krivi. Puzanje se ubrzava na ovim-lokacijama sa visokim stresom. Stanje zidova postaje ne-ujednačeno. Pritisak pucanja-unutrašnji pritisak pri kojem cijev puca-pada brže nego što je predviđeno uniformnim{8}}modelima zida.
Odnos između početne ovalnosti i dugotrajnog-zadržavanja pritiska pucanja može se kvantificirati. Određivanje tolerancije ovalnosti u vrijeme proizvodnje osigurava da cijev zadrži adekvatan kapacitet pritiska tokom svog projektnog vijeka trajanja.
Koncentracija stresa iz Ovalnosti
Za savršeno kružnu cijev sa tankim-zidkom, obručni napon je: σ=P × D / (2 × t), gdje je P unutrašnji pritisak, D je srednji prečnik, a t debljina zida. Ovo je standardna Barlow formula.
Za ovalnu cijev, obručni napon u tački minimalnog radijusa je veći. Faktor koncentracije napona K zavisi od ovalnosti, definisan kao: Ovalnost (%)=(Dmax - Dmin) / Dnominal × 100.
Kod ovalnosti od 2%, faktor koncentracije naprezanja je približno 1,15-što je povećanje lokalnog naprezanja za 15%. Pri ovalnosti od 5%, K ≈ 1,35. Pri ovalnosti od 10%, K ≈ 1,70. Povećano naprezanje dovodi do bržeg puzanja na tačkama visoke zakrivljenosti. Cijev progresivno postaje ovalnija kako puzanje tanji zid prvenstveno na ovim lokacijama. Povratna sprega se ubrzava.
Tabela 1: Utjecaj ovalnosti na 5-godišnje zadržavanje pritiska pucanja (10 mm OD × 1 mm zid modificirani PTFE, 3 barg pare na 143 stepena)
| Početni oval (%) | Faktor koncentracije stresa (K) | Stanjivanje zidova nakon 5 godina (% originala) | Zadržavanje pritiska pucanja nakon 5 godina (% originalnog) | Dispozicija |
|---|---|---|---|---|
| < 1.0 | < 1.08 | 5-8% (ujednačeno) | 85-90% | Prihvatljivo za 10+ godina usluge |
| 1.0-2.0 | 1.08-1.15 | 8-12% (malo neujednačeno) | 78-85% | Prihvatljivo za 5-8 godina usluge |
| 2.0-3.0 | 1.15-1.22 | 12-18% (mjerljivo neujednačeno) | 70-78% | Marginalni; 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 na 143 stepena zasićene pare. Virgin PTFE pokazuje približno 30-50% brže stanjivanje zidova pri istoj ovalnosti zbog veće stope puzanja.
Specifikacije Manufacturing Ovality
PTFE cijevi se proizvode ekstruzijom paste. Proces ekstruzije prirodno proizvodi određeni stepen ovalnosti. Ovalnost kao-ekstrudirane zavisi od dizajna ekstruzione matrice, napetosti-izvlačenja i brzine hlađenja.
Standardne komercijalne PTFE cijevi obično imaju ovalnost od 1-3%. Ovo je adekvatno za većinu primjena izmjenjivača topline koji rade ispod tlaka pare od 4 bara. Za potrebe rada pod visokim pritiskom ili produženog vijeka trajanja, cijev ovalnosti ispod 1,5% treba navesti.
Ovalnost se mjeri mikrometrom ili optičkim komparatorom na više tačaka duž svake cijevi. Za kritične primjene preporučuje se 100% inspekcija ovalnosti cijevi na sredini i na oba kraja. Podaci mjerenja trebaju biti uključeni u dokumentaciju o certificiranju materijala.
U-Nadgledanje ovalnosti usluge
Ovalnost cijevi se vremenom povećava zbog puzanja na tačkama visokog-naprezanja. Periodično merenje ovalnosti cevi tokom planiranog održavanja pruža rano upozorenje o približavanju kraja životnog veka. Trend povećanja ovalnosti ukazuje na to da se puzanje ubrzava, a stanjivanje zidova postaje ne-ujednačeno.
Kada -ovalnost dostigne 5%, cijev je potrošila otprilike 50-60% svog korisnog vijeka puzanja. Zamjenu treba planirati. Kada ovalnost dostigne 8-10%, sigurnosni faktor tlaka pucanja se približava minimalnom prihvatljivom nivou i preporučuje se hitna zamjena.
Rezime
Početna ovalnost cijevi direktno utiče na-trajno zadržavanje tlaka pucanja u PTFE izmjenjivačima topline. Ovalnost ispod 2% osigurava ravnomjerno puzanje i predvidljivo stanjivanje zidova tokom 5-8 godina rada. Ovalnost iznad 3% ubrzava ne{7}}ujednačeno stanjivanje na tačkama visoke zakrivljenosti, smanjujući zadržavanje pritiska pucanja na 60-70% u roku od 5 godina.
Određivanje tolerancije ovalnosti od manje od ili jednako 2% pri proizvodnji i praćenje ovalnosti tokom servisa pruža mjerljivu osnovu za predviđanje vijeka trajanja i zakazivanje zamjene.
Inženjerske specifikacije za kriterije prihvatljivosti ovalnosti PTFE cijevi u specifičnim aplikacijama izmjenjivača topline dostupne su nakon podnošenja tlaka pare, potrebnog vijeka trajanja, dimenzija cijevi i trenutnih inspekcijskih procedura.
