การเชื่อมต่อท่อร่วมไอดีแตก
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ที่ติดตั้งใหม่จะทำงานเป็นเวลาสามเดือนโดยไม่มีเหตุการณ์ใดๆ จากนั้นข้อต่อต่างๆ ก็เริ่มรั่ว การบำรุงรักษากระชับข้อต่อการบีบอัด การรั่วไหลจะหยุดลงชั่วคราว สัปดาห์ต่อมา รอยแตกแนวเส้นผมปรากฏขึ้นในท่อ PTFE ที่หน้าข้อต่อ ต้องถอดคอยล์ออกเพื่อซ่อมแซม
การวิเคราะห์ความล้มเหลวพบว่าไม่มีการย่อยสลายทางเคมี ไม่มีเหตุการณ์กดดันเกิน- ไม่มีผลกระทบทางกล รอยแตกร้าวที่เกิดจากความเครียดจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อน-ท่อถูกจำกัดไม่ให้เคลื่อนที่ในขณะที่ได้รับความร้อนและเย็นลงตลอดรอบการทำงานในแต่ละวัน ความเค้นกระจุกตัวอยู่ที่การเชื่อมต่อท่อร่วมแข็งจนกระทั่งวัสดุเกิดความล้า
โหมดความล้มเหลวนี้สามารถป้องกันได้ทั้งหมดด้วยแนวทางปฏิบัติในการติดตั้งที่ถูกต้อง ไม่ได้เกิดจากการขาดแคลนวัสดุ แต่มาจากความเข้าใจผิดว่า PTFE มีพฤติกรรมอย่างไรภายใต้การหมุนเวียนด้วยความร้อน
ปัญหาความยับยั้งชั่งใจที่เข้มงวด
PTFE ขยายตัวประมาณ 0.12 มม. ต่อเมตรต่อองศาเซลเซียส ท่อยาว 1.5 เมตร ที่ให้ความร้อนจาก 20 องศาถึง 140 องศา ขยายได้มากกว่า 21 มม. หากท่อได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนาที่ปลายทั้งสองข้างโดยไม่มีข้อกำหนดสำหรับการเคลื่อนไหวนี้ ส่วนขยายจะแปลงเป็นความเค้นอัด ขนาดความเค้นจะเข้าใกล้กำลังรับแรงอัดของวัสดุที่อุณหภูมิสูงขึ้น
ความเค้นสูงสุดจะมุ่งไปที่จุดที่มีข้อจำกัดสูงสุด: การเชื่อมต่อท่อร่วม ที่นี่ท่อจะเข้าสู่ข้อต่อแข็งที่ติดอยู่กับส่วนหัวคงที่ หากส่วนท่อที่อยู่ติดกันไม่สามารถขยายได้อย่างอิสระ ความเค้นดัดจะเกิดขึ้นที่หน้าข้อต่อ วงจรความร้อนซ้ำๆ ทำให้เกิดการแตกร้าวเมื่อยล้าที่ความเข้มข้นของความเครียดนี้
ข้อผิดพลาดไม่ได้ใช้อุปกรณ์ที่ไม่ถูกต้อง กำลังจัดวางเส้นทางท่อและระบบรองรับในลักษณะที่ป้องกันการเคลื่อนตัวของความร้อนอย่างอิสระ ข้อจำกัดที่เข้มงวดระหว่างการเชื่อมต่อท่อร่วมและจุดขยายอิสระจุดแรกถือเป็นจุดที่อาจเกิดความล้มเหลว
ตารางที่ 1: ข้อผิดพลาดและการแก้ไขทั่วไปในการติดตั้งการขยายความร้อน
| ข้อผิดพลาดในการติดตั้ง | ผลที่ตามมาจากความเครียด | ตัวบ่งชี้ภาพ | วิธีการติดตั้งที่ถูกต้อง |
|---|---|---|---|
| ท่อตรงระหว่างส่วนหัวคงที่ 2 อัน ไม่มีห่วงขยาย | การโก่งงอตามแนวแกนหรือการแตกหักที่เหมาะสม | ท่อโค้งงอระหว่างส่วนหัว หน้าแตกพอดี | รวมลูปส่วนขยายหรือส่วนที่ยืดหยุ่นเข้าด้วยกัน |
| แคลมป์รองรับอันแรกใกล้กับท่อร่วมมากเกินไป | คานยื่นงอเมื่อเหมาะสม | แตกที่หน้าน็อตหรือหน้าท่อ | การสนับสนุนครั้งแรกที่ 50% ของระยะห่างปกติจากส่วนหัว |
| ท่อจับยึดยึดแน่นหนา | การขยายตัวตามแนวแกนที่จำกัด การดัดงอในท้องถิ่น | การเสียรูปของท่อที่ขอบแคลมป์ | รางเลื่อนมีระยะห่าง 0.5 มม. สำหรับการเลื่อน |
| ท่อหลายท่อโค้งงอในส่วนสั้นโดยไม่มีส่วนรองรับตรงกลาง | ความเครียดจากการดัดงอแบบผสม | การแตกร้าวที่รัศมีด้านในของส่วนโค้ง | รองรับระหว่างโค้ง; รัศมีโค้งงอที่กว้างขวาง |
| ท่อร่วมไอดียึดแน่นหนาในขณะที่ท่อว่าง | ความเครียดในการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกันที่ข้อต่อส่วนหัว | รั่วที่การเชื่อมต่อหลายรายการพร้อมกัน | ปล่อยให้ท่อร่วมลอยลอยหรือตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีสายรัดท่อสม่ำเสมอ |
กฎระยะรองรับข้อแรก
ระยะห่างจากการเชื่อมต่อท่อร่วมถึงส่วนรองรับท่อแรกเป็นมิติที่สำคัญที่สุดในการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ระยะห่างนี้ต้องสั้นพอที่จะป้องกันความเครียดจากการโค้งงอจากน้ำหนักของตัวเอง-มากเกินไป แต่ยาวพอที่จะทำให้ท่อขยายและหดตัวได้อย่างอิสระ โดยไม่ทำให้เกิดความเครียดในการดัดงอสูงที่ข้อต่อ
กฎมาตรฐาน: ระยะรองรับระยะแรกควรเป็นครึ่งหนึ่งของระยะห่างรองรับปกติที่ใช้สำหรับการเดินท่อที่เหลือ สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE แนวนอนที่ทำงานที่ 120 องศาพร้อมท่อ OD 10 มม. ระยะห่างรองรับปกติคือ 300 มม. ส่วนรองรับแรกควรอยู่ห่างจากหน้าท่อร่วม 150 มม.
ระยะห่างที่ลดลงนี้จะจำกัดโมเมนต์การโค้งงอของคานยื่นที่ข้อต่อ ขณะเดียวกันก็ให้ความยาวอิสระที่เพียงพอสำหรับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ท่อระหว่างท่อร่วมและส่วนรองรับอันแรกสามารถโค้งงอได้เล็กน้อยภายใต้การบีบอัด ซึ่งดูดซับการขยายตัวโดยไม่ต้อง-เน้นการเชื่อมต่อมากเกินไป
การรวมลูปส่วนขยาย
สำหรับท่อที่วิ่งระหว่างจุดคงที่มากกว่า 1 เมตร จำเป็นต้องมีวงขยาย ห่วงเป็นรูปตัวยู-โค้งงอในท่อที่โค้งงอเพื่อดูดซับการเปลี่ยนแปลงความยาวความร้อน ขนาดของวงขึ้นอยู่กับการขยายตัวที่คาดหวัง เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ และความเค้นดัดที่ยอมรับได้
วงส่วนขยายที่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมจะแปลงการขยายตัวตามแนวแกนเป็นการโก่งตัวที่คงอยู่ภายในขีดจำกัดความยืดหยุ่นของวัสดุ ห่วงควรอยู่ที่จุดกึ่งกลางของท่อ ส่วนรองรับที่ด้านใดด้านหนึ่งของห่วงจะต้องให้เคลื่อนไหวอย่างอิสระในทิศทางการขยายในขณะที่ควบคุมการเคลื่อนไหวด้านข้าง
สำหรับการติดตั้งขนาดกะทัดรัดที่ไม่สามารถต่อลูปส่วนขยายแบบเต็มได้ การกำหนดค่าแบบเกลียวหรือคอยล์จะให้ความสามารถในการขยายโดยธรรมชาติ ท่อขดทำหน้าที่เป็นสปริง โดยความยาวการดูดซับจะเปลี่ยนไปเนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางของขดเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย
สรุป
ความเครียดจากการขยายตัวทางความร้อนที่การเชื่อมต่อท่อร่วมของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE เป็นผลมาจากข้อผิดพลาดในการติดตั้งที่จำกัดไม่ให้ท่อเคลื่อนที่อย่างอิสระ การยึดอย่างแน่นหนา ตำแหน่งการรองรับที่ไม่ถูกต้อง และการไม่มีลูปส่วนขยายจะเน้นความเครียดที่หน้าการเชื่อมต่อ ส่งผลให้เกิดการแตกร้าวจากความเมื่อยล้า
การติดตั้งที่ถูกต้องทำให้มีอิสระในการควบคุมการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ส่วนรองรับแรกวางอยู่ที่ครึ่งหนึ่งของระยะห่างปกติจากท่อร่วม ลูปส่วนขยายจะดูดซับการเปลี่ยนแปลงความยาวเมื่อวิ่งนานขึ้น ส่วนรองรับรางแบบ Slotted ช่วยให้สามารถเลื่อนตามแนวแกนได้ในขณะที่ป้องกันการเคลื่อนตัวด้านข้าง
แนวทางการติดตั้งและการทบทวนทางวิศวกรรมสำหรับการกำหนดค่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE เฉพาะมีให้เมื่อส่งแบบร่างเส้นทางท่อ ช่วงอุณหภูมิการทำงาน ขนาดของท่อ และรายละเอียดการเชื่อมต่อท่อร่วม
