A Field Bend, amely megtört
Egy helyszíni technikus, aki a PTFE hőcserélő csövét a tartály tartógerendája köré vezeti, kézzel meghajlítja a csövet olyan sugárban, amely ésszerűnek tűnik. Úgy tűnik, hogy a cső repedés nélkül elfogadja a hajlítást. Három hónappal később a cső abban a kanyarban ovális keresztmetszetű-lapult. A gőzáramlás korlátozott. A csövet ki kell cserélni.
A hiba az volt, hogy a PTFE-t a minimális hajlítási sugár alá hajlították. Ellentétben a fémcsövekkel, amelyek jól meghatározott hajlítási szögben plasztikusan engednek, a PTFE meglepően szűk sugárra hajlítható azonnali látható sérülés nélkül. A polimer láncok átirányulnak. A cső elfogadhatónak tűnik. De a hajlítás külső fala az anyag rugalmassági határán túl van feszültségben. Idővel megemelt hőmérsékleten a megnyújtott polimer kúszik, a fal elvékonyodik, és a cső oválissá válik.
A PTFE hőcserélő csövek minimális hajlítási sugara nem az a sugár, amelynél a cső azonnal meghajlik. Ez az a sugár, amelynél a hosszú távú-kúszás és az ovalizálás az élettartamra vonatkozó elfogadható határokon belül marad.
A rugalmas vs. műanyag hajlítási rendszer
Ha egy csövet meghajlítanak, a külső fal megfeszül, és a belső fal összenyomódik. A külső felület feszültsége: ε=r / R, ahol r a cső külső sugara, R pedig a hajlítási középvonal sugara.
A PTFE rugalmas határnyúlása szobahőmérsékleten körülbelül 2-3%, 120 fokon pedig 1-2%. Az e határ alatti feszültségekre való hajlítás teljesen rugalmas alakváltozást eredményez – a cső elengedésekor egyenesbe áll. Az e határ feletti feszültségekre való hajlítás maradandó deformációt okoz. A polimer láncok túlnyúltak rugalmas regenerációs képességükön.
A minimális biztonságos hajlítási sugár úgy van kiszámítva, hogy a külső szál alakváltozása a rugalmassági határon belül maradjon a maximális üzemi hőmérsékleten. Ez biztosítja, hogy a hajlítás ne váljon fokozatosan oválissá az idő múlásával.
10 mm-es OD PTFE cső esetén a cső külső sugara r 5 mm. Az alakváltozás 2%-ra korlátozásához 120 fokban a minimális hajlítási sugár R=r / ε=5 / 0.02=250mm. 8 mm-es külső átmérőjű cső esetén r=4mm és R=4 / 0.02=200mm.
1. táblázat: A PTFE hőcserélő csöveinek javasolt minimális hajlítási sugarai
| Cső külső átmérője (mm) | Falvastagság (mm) | Minimális hajlítási sugár 20 foknál (mm) | Minimális hajlítási sugár 120 foknál (mm) | A cső külső átmérőjének szorzója (120 fokon) | Megjegyzések |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.8 | 90 | 150 | 25× | A szoros hajlításoknál a hajlítás során tüsketámaszra van szükség |
| 8 | 1.0 | 120 | 200 | 25× | Szabványos térhajlítási sugár |
| 10 | 1.0 | 150 | 250 | 25× | Használjon hajlítórugót vagy formát a konzisztencia érdekében |
| 10 | 1.2 | 160 | 260 | 26× | A vastag fal kissé megnöveli a szükséges sugarat |
| 12 | 1.0 | 180 | 300 | 25× | A nagyobb átmérőhöz természetesen nagyobb sugár szükséges |
| 12 | 1.5 | 200 | 320 | 27× | A vastag fal növeli a szükséges sugarat |
Thermal Recovery Effect
A PTFE-nek van egy hasznos tulajdonsága a terepi hajlításhoz: a hővisszanyerés. Ha egy csövet hidegen az ajánlott minimumnál valamivel szűkebb sugárra hajlítanak, 120-150 fokra melegítve a polimer láncok ellazulnak. A hajlításból származó belső feszültség részben eloszlik. A cső megtartja hajlított alakját, de csökkentett maradékfeszültséggel.
Ez a technika körülbelül 20{1}}30%-kal szűkebb sugarú terepi hajlítást tesz lehetővé, mint a hideg-hajlítási minimum, feltéve, hogy a csövet ezt követően felmelegítik-a gőz keringetésével, alacsony nyomáson, mielőtt teljes üzembe helyezné. A hőbeállítási eljárást dokumentálni kell a szerelési útmutatóban.
Hajlítószerszám követelményei
A nem alátámasztott kézhajlítás inkonzisztens sugarakat eredményez, és helyi meghajlást kockáztat. A hajlítórugó-egy tekercsrugó, amely átcsúszik a cső OD-felületén, külső támaszt nyújt, és megakadályozza az oválisodást a hajlítás során. A hajlítási forma-a kívánt sugarú formázott blokk-egyenletes hajlítási geometriát biztosít.
Olyan terepi telepítéseknél, ahol több azonos ívre van szükség, egyszerű hajlító rögzítés indokolt. A rögzítés biztosítja, hogy minden ív megfelel a minimális sugárra vonatkozó követelménynek, és egyenletes nyomásesést produkál az azonos csőáramkörökben.
Összegzés
A PTFE hőcserélő csöveinek minimális hajlítási sugara a cső külső átmérőjének 25-szöröse 20 fokos hideghajlításnál és 25-27-szerese 120 fokos hajlításnál. Ez a külső szálak feszültségét a 2%-os rugalmassági határon belül tartja, megakadályozva a hosszú távú kúszás ovalizációt és az áramlási korlátozást.
A hideghajlítás utáni hővisszanyerés enyhén szűkebb sugarakat tesz lehetővé, szabályozott hő-beállítási eljárással. A hajlító rugók vagy formák egyenletes, törésmentes -hajlítást biztosítanak a szántóföldi telepítés során.
A PTFE csőhajlítási eljárásokra és az elfogadási kritériumokra vonatkozó műszaki specifikációk a csőméretek, az üzemi hőmérséklet, a beépítési hely korlátai és a szükséges hajlítási geometriák benyújtásával érhetők el.
