Penipisan di Selekoh
Kakitangan penyelenggaraan mengeluarkan penukar haba PTFE selepas lima tahun perkhidmatan. Pengukuran ketebalan ultrasonik mendedahkan bahawa dinding tiub berada dalam spesifikasi pada bahagian lurus, berukuran 0.95-1.00mm berbanding 1.00mm asal. Walau bagaimanapun, pada selekoh, ketebalan dinding luar mengukur 0.70-0.75mm-pengurangan 25-30%. Selekoh adalah lokasi yang menyekat nyawa.
Penipisan dinding di selekoh ialah akibat yang boleh diramal daripada proses lenturan yang digabungkan dengan rayapan jangka panjang-pada suhu tinggi. Semasa lenturan, dinding luar tiub terbentang untuk menampung panjang lengkok yang lebih panjang di sekeliling bahagian luar selekoh. Dinding menipis untuk menjimatkan isipadu. Pada suhu operasi di bawah tekanan wap dalaman, dinding luar yang menipis merayap lebih cepat daripada bahagian lurus yang lebih tebal, seterusnya mengurangkan ketebalan dari semasa ke semasa.
Jejari selekoh menentukan penipisan awal. Selekoh yang lebih ketat menghasilkan penipisan yang lebih besar. Menentukan jejari selekoh minimum semasa reka bentuk menghalang penipisan awal yang berlebihan dan mengehadkan kadar rayapan seterusnya kepada tahap yang boleh diterima sepanjang hayat perkhidmatan.
Regangan Lentur dan Hubungan Penipisan
Apabila tiub lurus dibengkokkan, panjang lengkok luar melebihi panjang lengkok dalam. Bahan di bahagian luar selekoh mesti meregangkan; bahan di bahagian dalam memampatkan. Tegangan pada permukaan luar ialah ε=r / R, dengan r ialah jejari luar tiub dan R ialah jejari garis tengah lentur.
Ketebalan dinding selepas lentur, dengan mengandaikan ubah bentuk isipadu malar, adalah lebih kurang t_bengkok=t_asal / (1 + ε). Untuk tiub OD 10mm (r=5mm) yang dibengkokkan pada jejari R=150mm, ketegangan gentian luar ialah 5/150=3.33%. Ketebalan dinding di selekoh luar berkurangan kepada kira-kira 0.968mm daripada 1.000mm-pengurangan sebanyak 3.2%.
Untuk selekoh yang lebih ketat pada R=100mm, terikan ialah 5/100=5%. Dinding menipis kepada 0.952mm-pengurangan sebanyak 4.8%.
Pada suhu operasi di bawah tekanan dalaman, kadar rayapan dalam bahagian yang dinipiskan lebih tinggi daripada bahagian lurus-tebal penuh. Penipisan semakin cepat dari semasa ke semasa. Penipisan awal 3-5% daripada lenturan boleh menjadi 15-30% penipisan selepas bertahun-tahun berkhidmat.
Jadual 1: Jejari Bengkok dan Penipisan Dinding untuk Tiub Penukar Haba PTFE (10mm OD × 1mm Dinding)
| Jejari Garis Tengah Bengkok (mm) | Radius-kepada-Nisbah Diameter (R/D) | Terikan Gentian Luar (%) | Ketebalan Dinding Permulaan di Selekoh (mm) | Anggaran Dinding 5 Tahun pada 143 darjah (mm) | Kesesuaian |
|---|---|---|---|---|---|
| 250 (minimum disyorkan) | 25 | 2.0 | 0.980 | 0.90-0.94 | Cemerlang (10+ hayat tahun) |
| 200 | 20 | 2.5 | 0.975 | 0.85-0.90 | bagus |
| 150 | 15 | 3.33 | 0.968 | 0.78-0.85 | Boleh diterima dengan pemeriksaan |
| 120 | 12 | 4.17 | 0.960 | 0.70-0.80 | Marginal (kurangkan tekanan wap) |
| 100 | 10 | 5.0 | 0.952 | 0.60-0.72 | Tidak disyorkan untuk perkhidmatan wap |
| 75 | 7.5 | 6.67 | 0.938 | < 0.60 (high failure risk) | Tidak boleh diterima |
Penambahan Ovalisasi
Lenturan bukan sahaja menipiskan dinding luar tetapi juga membujurkan keratan-tiub. Tiub menjadi sedikit elips di selekoh, dengan paksi kecil dalam satah selekoh. Ovaliti menumpukan tegasan gelung daripada tekanan dalaman pada titik kelengkungan maksimum, seterusnya mempercepatkan rayapan.
Tiub yang dibengkokkan ke jejari minimum yang disyorkan 25D mengekalkan bujur di bawah 5%. Selekoh yang lebih ketat menghasilkan bujur yang lebih besar. Kesan gabungan penipisan dinding, bujur, dan kepekatan tegasan menjadikan selekoh lokasi kritikal untuk penentuan hayat perkhidmatan.
Spesifikasi Reka Bentuk Pencegahan
Langkah pencegahan utama ialah menentukan jejari lenturan minimum 25 kali ganda diameter luar tiub-jejari yang sama disyorkan untuk pencegahan kekusutan. Jejari ini mengehadkan penipisan awal kepada 2% dan memastikan bujur kekal di bawah 5%.
Selekoh hendaklah diperiksa selepas fabrikasi menggunakan tolok go/no{0}}go dan ukuran ketebalan ultrasonik. Ketebalan dinding minimum pada jejari luar selekoh hendaklah didokumenkan sebagai garis dasar untuk perbandingan masa hadapan.
Semasa perkhidmatan, selekoh hendaklah dimasukkan dalam program pengukuran ketebalan ultrasonik. Selekoh yang menunjukkan ketebalan dinding di bawah 0.75mm untuk dinding nominal 1.0mm harus dijadualkan untuk penggantian.
Ringkasan
Penipisan dinding setempat pada selekoh tiub penukar haba PTFE terhasil daripada regangan dinding luar semasa lenturan, ditambah lagi dengan rayapan dipercepatkan pada bahagian yang dinipiskan di bawah suhu dan tekanan operasi. Jejari lenturan minimum yang disyorkan sebanyak 25 kali diameter tiub mengehadkan penipisan awal kepada 2% dan memberikan prestasi rayapan jangka panjang-yang boleh diterima.
Selekoh yang lebih ketat menghasilkan penipisan yang lebih besar secara berkadar dan hayat perkhidmatan yang berkurangan. Pengukuran ketebalan ultrasonik-pasca dan dalam-perkhidmatan di selekoh menyediakan data kuantitatif untuk keputusan penggantian.
Spesifikasi kejuruteraan untuk lenturan dan pemeriksaan tiub PTFE tersedia selepas penyerahan dimensi tiub, jejari lentur, suhu dan tekanan operasi, dan hayat perkhidmatan yang diperlukan.
