อะไรทำให้ท่อ PTFE รั่วที่ข้อต่อ Tubesheet และจะแก้ไขได้อย่างไร

การรั่วไหลที่เกิดขึ้นที่ข้อต่อระหว่างท่อ PTFE และแผ่นท่อนั้นเป็นปัญหาอย่างยิ่ง เนื่องจากจะทำให้ของเหลวในกระบวนการผสมกับของเหลวบริการ หรือในทางกลับกัน ต่างจากเครื่องแลกเปลี่ยนโลหะที่มีการเชื่อมหรือม้วนท่อ ท่อ PTFE อาศัยซีลเชิงกลที่สามารถคลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป การทำความเข้าใจกลไกความล้มเหลวและวิธีการซ่อมแซมที่มีอยู่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการฟื้นฟูความสมบูรณ์ของระบบแลกเปลี่ยน คู่มือนี้จะอธิบายสาเหตุของการรั่วไหลดังกล่าวและขั้นตอนต่างๆซ่อมแซมรอยรั่วของแผ่นท่อแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE.

วิธีปิดผนึกท่อ PTFE เข้ากับ Tubesheet

ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือก PTFE-และ-ท่อ มัดท่อประกอบด้วยท่อ PTFE เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก-จำนวนมาก (โดยทั่วไปคือ ID 2–10 มม.) ที่ผ่านแผ่นท่อโลหะ (โดยปกติจะเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมหรือเหล็กกล้าคาร์บอน) เนื่องจาก PTFE ไม่สามารถเชื่อมหรือเชื่อมประสานทางโลหะได้ จึงมีการใช้วิธีการปิดผนึกทั่วไปสามวิธี:

อุปกรณ์การบีบอัด– น็อตต่อมจะบีบอัดปลอกโลหะหรือซีลยางรอบๆ ท่อ PTFE ทำให้เกิดแรงกด-ข้อต่อที่แน่นหนา นี่เป็นเรื่องปกติในตัวแลกเปลี่ยนขนาดเล็กและชุดท่อแบบเปลี่ยนได้

ท่อบานปิดท้ายด้วยปะเก็น– ปลายท่อ PTFE ถูกให้ความร้อนและบานออกด้านนอกเป็นรูปทรงกรวย ปะเก็น (PTFE หรืออีลาสโตเมอร์) วางอยู่ระหว่างแฟลร์กับแผ่นท่อ และแผ่นยึดจะบีบอัดแฟลร์กับแผ่นท่อ

โอริงซีล– ร่องจะถูกกลึงเข้าไปในแผ่นท่อ และวงแหวน O- (โดยทั่วไปคือซิลิโคนห่อหุ้ม Viton หรือ PTFE-) จะถูกบีบอัดรอบๆ ท่อ วงแหวนสำรอง-ป้องกันการอัดขึ้นรูป

วิธีการทั้งหมดนี้ต้องอาศัยการรักษาแรงจับยึดอย่างต่อเนื่อง การซีลจะมีผลก็ต่อเมื่อการบีบอัดเพียงพอที่จะเอาชนะความแตกต่างของแรงดันระหว่างด้านของเปลือกและท่อ

สาเหตุหลักของการรั่วไหล: การปั่นจักรยานด้วยความร้อน

การตรวจสอบภาคสนามมักจะพบว่ามีรอยรั่วของแผ่นท่อปรากฏขึ้นหลังจากช่วงระยะเวลาการทำงานปกติ ไม่ใช่ทันทีหลังการติดตั้ง สาเหตุหลักคือการหมุนเวียนด้วยความร้อน PTFE ขยายและหดตัวมากกว่าแผ่นท่อโลหะประมาณเจ็ดเท่า (สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน: PTFE ~120–150 × 10⁻⁶/K, สแตนเลส ~16–18 × 10⁻⁶/K) ในระหว่างรอบการทำความร้อนและความเย็นโดยทั่วไป:

เมื่อตัวแลกเปลี่ยนถูกให้ความร้อนจากอุณหภูมิแวดล้อมจนถึงอุณหภูมิใช้งาน (เช่น 20 องศาถึง 150 องศา) ท่อ PTFE จะขยายตัวในแนวแกนมากกว่าแผ่นท่อมาก การขยายตัวนี้ทำให้ท่อยาวขึ้น ซึ่งอาจช่วยลดแรงอัดบนซีลหากการออกแบบไม่รองรับการเคลื่อนไหว

เมื่อตัวแลกเปลี่ยนเย็นลง ท่อจะหดตัวมากกว่าแผ่นท่อ โดยจะดึงออกจากซีลและสร้างช่องว่าง

รอบซ้ำๆ อาจทำให้ซีลคลายตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากการบีบอัดครั้งแรกเพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ PTFE ยังแสดงปรากฏการณ์ที่เรียกว่ากระแสเย็น (คืบ)ภายใต้การบีบอัดอย่างต่อเนื่อง เมื่อเวลาผ่านไป วัสดุ PTFE จะค่อยๆ เปลี่ยนรูป ส่งผลให้แรงกดสัมผัสที่ส่วนต่อประสานของซีลลดลง สถานการณ์ทั่วไปคือการรั่วไหลที่เริ่มต้น-หยดเล็กน้อยหรือ-การปนเปื้อนข้าม-และแย่ลงเมื่อวงจรสะสม

สัญญาณการวินิจฉัยของการรั่วไหลของ Tubesheet

การรั่วไหลของแผ่นท่อถูกระบุโดย:

การปนเปื้อนข้าม-– ของเหลวในกระบวนการปรากฏขึ้นที่ด้านบริการ (เช่น คอนเดนเสทไอน้ำกลายเป็นกรด หรือน้ำหล่อเย็นแสดงการปนเปื้อนทางเคมี)

ความดันสลายตัว– ด้านข้างของเปลือกหรือท่อไม่สามารถรับแรงกดได้ระหว่างการทดสอบอุทกสถิต

การรั่วไหลที่มองเห็นได้– ของไหลหยดจากข้อต่อระหว่างแผ่นท่อและหน้าแปลนเปลือก (สำหรับการดึง-ผ่านการออกแบบมัดรวม)

ขอแนะนำให้ยืนยันการรั่วของแผ่นท่อที่ต้องสงสัยโดยการแยกตัวแลกเปลี่ยนออกและทำการทดสอบแรงดันที่ด้านหนึ่งในขณะที่สังเกตอีกด้านหนึ่ง

ตัวเลือกการซ่อมแซมสำหรับรอยต่อ PTFE Tubesheet ที่รั่ว

การซ่อมที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับวิธีการซีลและจำนวนท่อที่รั่ว

1. การขันอุปกรณ์อัดให้แน่นอีกครั้ง

สำหรับตัวแลกเปลี่ยนที่มีข้อต่อแบบบีบอัดแยกกัน (เช่น น็อตต่อมบนแต่ละท่อ) การขันให้แน่นอีกครั้ง-อาจหยุดการรั่วไหลได้ ขั้นตอน:

ตัวแลกเปลี่ยนออฟไลน์ ระบายออก และลด-แรงกดดัน

ฝาครอบทางเข้าด้านข้างท่อถูกถอดออก

น็อตต่อมแต่ละตัวจะคลายออกหนึ่ง-การหมุนหนึ่งในสี่ จากนั้นจึง-บิดอีกครั้งตามค่าแรงบิดที่ผู้ผลิตระบุ (โดยทั่วไปคือ 2–10 N·m สำหรับท่อ PTFE ขนาดเล็ก ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลาง)

หลีกเลี่ยงการขันแน่นเกินไป- เนื่องจากแรงบิดที่มากเกินไปอาจทำให้ท่อ PTFE แตกหรือหลุดออกมาได้

หลังจากขันให้แน่นอีกครั้ง- จะมีการทดสอบแรงดันเพื่อยืนยันว่าการรั่วได้หยุดแล้ว

ในหลายกรณี แรงบิดซ้ำ-เพียงครั้งเดียวจะช่วยคืนความสมบูรณ์ของซีล อย่างไรก็ตาม หาก PTFE เย็นอย่างถาวร- การขันให้แน่นอีกครั้งอาจช่วยได้เพียงชั่วคราวเท่านั้น

2. การปิดผนึกปลายท่อบานหรือข้อต่อแบบปะเก็นอีกครั้ง

สำหรับปลายท่อบานที่มีปะเก็น -การขันโบลต์แผ่นยึดให้แน่นอีกครั้งเป็นขั้นตอนแรก หากยังมีการรั่วไหลอยู่ อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนปลายท่อใหม่-หรือเปลี่ยนปะเก็น นี่เป็นการซ่อมแซมที่รุกรานมากขึ้น:

มัดท่อจะถูกถอดออกจากเปลือก (สำหรับการออกแบบมัดแบบถอดได้)

มีการระบุและแยกท่อที่รั่วออก

แผ่นยึดและปะเก็นจะถูกถอดออกจากท่อที่ได้รับผลกระทบ

แสงแฟลร์ที่มีอยู่จะถูกตัดออกอย่างระมัดระวัง และปลายท่อจะถูก-ทำแฟลร์ใหม่โดยใช้เครื่องมือบานแฟลร์ PTFE แบบพิเศษ (แมนเดรลที่ให้ความร้อนหรือ-เครื่องมือขึ้นรูปเย็น)

มีการติดตั้งปะเก็นใหม่ (PTFE หรือวัสดุที่ใช้งานร่วมกันได้) และแผ่นยึดถูกปรับใหม่-

โดยทั่วไปการซ่อมแซมนี้จะดำเนินการในศูนย์บริการมากกว่าในภาคสนาม สำหรับท่อที่รั่วหลายท่อ อาจพิจารณา-วูบวาบของมัดทั้งหมดอีกครั้ง

3. การเสียบท่อ (มาตรการชั่วคราว)

หากมีท่อรั่วเพียงท่อเดียวและเครื่องแลกเปลี่ยนไม่สามารถออฟไลน์เพื่อการซ่อมแซมทั้งหมดได้ คุณสามารถเสียบปลั๊กท่อที่รั่วได้ การเสียบปลั๊กจะแยกท่อออกจากวงจรของไหล ป้องกันการปนเปื้อนข้าม- อย่างไรก็ตาม จะลดพื้นที่การถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพลงตามสัดส่วน ตัวอย่างเช่น การเสียบปลั๊ก 5% ของท่อจะลดประสิทธิภาพการระบายความร้อนลงประมาณ 5%

ขั้นตอนการเสียบปลั๊ก:

เสียบปลั๊ก PTFE หรือปลั๊กโลหะแบบเรียวเข้าไปในปลายแต่ละด้านของท่อที่รั่ว

เสียบปลั๊กให้เข้าที่โดยใช้ค้อนหรือกด โดยขยายท่อเล็กน้อยเพื่อสร้างการซีล

เพื่อความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น ปลั๊กจึงถูกยึดด้วยน็อตยึดหรือกาว (เช่น อีพ็อกซี่ที่กำหนดอุณหภูมิของกระบวนการ)

การอุดท่อถือเป็นการซ่อมชั่วคราว การซ่อมแซมถาวร (-การปิดผนึกหรือการเปลี่ยนมัดรวม) ควรกำหนดไว้เมื่อเกิดการหยุดทำงานตามแผนครั้งถัดไป

หมายเหตุด้านความปลอดภัย

การรั่วไหลของแผ่นท่อทำให้ความสมบูรณ์ของกระบวนการลดลง การปนเปื้อนข้าม-อาจทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมี การกัดกร่อนของอุปกรณ์ปลายน้ำ หรือปัญหาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ตัวแลกเปลี่ยนควรปิดการทำงานทันทีเพื่อป้องกันการผสมของของเหลวที่เข้ากันไม่ได้อีกต่อไป

การป้องกัน: การติดตั้งเบื้องต้นและการออกแบบซีลอย่างเหมาะสม

ความเสี่ยงของการรั่วไหลของแผ่นท่อจะลดลงโดยการติดตั้งครั้งแรกและการออกแบบซีลที่เหมาะสม ปัจจัยสำคัญ ได้แก่ :

การบีบอัดเริ่มต้นที่เพียงพอ– ค่าแรงบิดต้องอยู่ในช่วงที่ผู้ผลิตกำหนด ภายใต้-การขันให้แน่นทำให้เกิดการรั่วไหลตั้งแต่เนิ่นๆ การขันแน่นเกินไป-ทำให้เกิดการไหลของความเย็น

การชดเชยแบบยืดหยุ่น– ซีลที่ออกแบบให้มีส่วนประกอบที่รับสปริง- (เช่น แหวนรอง Belleville ด้านหลังต่อมน็อต) จะรักษาแรงอัดแม้จะมีการหมุนเวียนตามความร้อนและการคืบคลาน

ควบคุมการหมุนเวียนด้วยความร้อน– ควรหลีกเลี่ยงการทำความร้อนหรือความเย็นอย่างรวดเร็ว อัตราการลาดที่ช้า (เช่น 1–2 องศาต่อนาที) ช่วยให้ PTFE ขยายหรือหดตัวได้สม่ำเสมอมากขึ้นกับแผ่นท่อโลหะ

ทำการบิดเป็นระยะๆ– สำหรับตัวแลกเปลี่ยนที่สำคัญ แนะนำให้ใช้แรงบิดใหม่-ของข้อต่อการบีบอัดทั้งหมดหลังจากรอบการระบายความร้อน 100 รอบแรก

บทสรุป

การรั่วไหลของแผ่นท่อในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE มักเกิดจากการหมุนเวียนด้วยความร้อนและการไหลเย็นของ PTFE ซึ่งจะทำให้ซีลเชิงกลที่ยึดท่ออยู่กับที่คลายตัว ตัวเลือกการซ่อมได้แก่-การขันข้อต่อการบีบอัดให้แน่นใหม่ -ท่อวูบวาบที่ปลายท่อด้วยปะเก็นใหม่ หรือการเสียบท่อแต่ละท่อเพื่อเป็นมาตรการชั่วคราว กซ่อมแซมรอยรั่วของแผ่นท่อแลกเปลี่ยนความร้อน PTFEมักจะประสบความสำเร็จหากดำเนินการอย่างรวดเร็วและถูกต้อง การติดตั้งครั้งแรกที่เหมาะสมโดยมีการบีบอัดที่เพียงพอ และหากเป็นไปได้ การชดเชยโหลดสปริง-จะช่วยลดความเสี่ยงของการรั่วไหลได้อย่างมาก การตรวจสอบความสมบูรณ์ของซีลเป็นระยะและการควบคุมวงจรความร้อนเป็นมาตรการป้องกันที่ชาญฉลาดที่ช่วยยืดอายุการแลกเปลี่ยนและป้องกันการปนเปื้อนข้าม-