Uszkodzenie związane z wybrzuszeniem na skutek naprężeń cieplnych odnosi się do niespójnych współczynników rozszerzalności liniowej pomiędzy wykładziną PFA a zewnętrzną stalową rurą bazową podczas wzrostu temperatury rurociągu i cykli chłodzenia. Wykładzina z tworzywa fluorowego powoduje znacznie większe wydłużenie termiczne niż sztywna rura stalowa, a osiowa rozszerzalność cieplna jest poważnie ograniczona przez kołnierze kołnierzowe i konstrukcje kotwiące. Nadmierne naprężenia termiczne przekształcają się w promieniowe naprężenia ściskające, co powoduje, że wykładzina wybrzusza się lokalnie do wewnątrz, wytłacza i marszczy, zwęża kanał przepływu, a nawet całkowicie blokuje rurociąg. Tymczasem wybrzuszenie powoduje rozluźnienie powierzchni łączącej, powodując infiltrację środka, pęcherzyki międzywarstwowe i-oddzielenie wyściółki na dużym obszarze. To uszkodzenie jest typowym uszkodzeniem spowodowanym odkształceniem konstrukcyjnym wywołanym niedopasowanym ograniczeniem rozszerzalności cieplnej, często spotykanym w długich, prostych rurociągach z nieruchomymi-kołnierzami końcowymi.
1. Niedopasowanie rozszerzalności cieplnej i mechanizm deformacji wybrzuszeń
Materiał PFA ma współczynnik rozszerzalności cieplnej około 10 razy większy niż stal węglowa i stal nierdzewna. Gdy system się nagrzeje, wykładzina rozciąga się osiowo wzdłuż długości rury, jednak oba końce są blokowane za pomocą zacisku kołnierzowego bez marginesu przemieszczenia. Wewnątrz wyściółki kumulują się ogromne naprężenia termiczne ściskające. Kiedy naprężenie przekracza krytyczną granicę wyboczenia materiału, wykładzina traci stabilność wymiarową i wybrzusza się w kierunku środka rurociągu, uwalniając naprężenia wewnętrzne. Po ostygnięciu odkształcone zmarszczki nie mogą powrócić do pierwotnego, płaskiego kształtu ze względu na lepkosprężyste pełzanie, tworząc trwałe wypukłe bariery wewnątrz rury. W odróżnieniu od zapadnięcia się podciśnienia w próżni wywołanego zewnętrznym ciśnieniem atmosferycznym, odkształcenie to wynika z wewnętrznego naprężenia termicznego ściskającego spowodowanego ograniczeniem rozszerzalności.
2. Typowe pozycje podatne na uszkodzenia spowodowane wybrzuszeniami na skutek naprężeń termicznych
Długie, jedno-sekcyjne rurociągi o prostych liniach, zamocowane tylko na dwóch końcach, bez pośredniej kompensacji wydłużenia;
Rurociągi poziome, w przypadku których grawitacja pomaga dolnej okładzinie wybrzuszać się preferencyjnie w dół;
Segmenty rurowe pomiędzy dwoma sztywnymi stałymi kołnierzami z zerowym zarezerwowanym naddatkiem na przemieszczenie;
Cienkie profile okładzinowe o słabej sztywności i niskiej odporności na odkształcenia termiczne;
Obszary, w których podszewka jest wcześniej częściowo odklejona, co staje się preferowaną pozycją wybrzuszenia pod wpływem ściskania.
3. Czynniki wywołujące rdzeń przyspieszające deformację
Nie instalowano złączy dylatacyjnych ani teleskopowych konstrukcji kompensacyjnych na-odcinkach rur wykładanych na duże odległości;
Dwa końce rurociągu przyjmują całkowicie sztywne mocowanie bez rezerwowania osiowej przestrzeni przesuwnej na wydłużenie wykładziny;
Okładzina jest integralnie spiekana i połączona z rurą stalową ze zbyt dużą przyczepnością, niezdolną do uwolnienia przemieszczenia osiowego w wyniku lekkiego poślizgu;
Operacja szybkiego wzrostu temperatury generuje natychmiastowe ogromne naprężenia termiczne bez stopniowego odprężania;
Wiele rund naprzemiennych na zimno i na gorąco nakłada się na skumulowane odkształcenie pełzania, aby trwale zestalić zmarszczki.
4. Pełne-środki techniczne zapobiegania i kontroli połączeń
① Na długich prostych rurociągach należy zamontować karbowane złącza dylatacyjne lub złącza kompensacyjne typu ślizgowego
Zapewnij osiową przestrzeń rozciągającą, aby zasadniczo uwolnić naprężenia termiczne.
② Zastosuj pływającą konstrukcję kołnierzową na końcach rur, aby umożliwić niewielkie osiowe przesuwanie wykładziny i rury stalowej
Unikać sztywnego blokowania przemieszczenia termicznego w położeniach krańcowych kołnierza.
③ Odpowiednio i umiarkowanie zmniejsz ogólną siłę wiązania częściowych odcinków
Umożliwiają mikro względne przesuwanie się pomiędzy wykładziną a podłożem w celu rozproszenia naprężeń ściskających.
④ Wdrożyć procedurę stopniowego powolnego wzrostu temperatury, aby uniknąć gwałtownego wzrostu naprężenia termicznego w krótkim czasie
Rozpraszaj naprężenia termiczne krok po kroku, aby zapobiec nagłemu wyboczeniu.
⑤ Zorganizuj regularne inspekcje endoskopowe rurociągów o długich-stałych rozpiętościach
Sprawdzaj wybrzuszenia i zmarszczki oraz wymieniaj wadliwe odcinki rur w odpowiednim czasie.
5. Tabela porównawcza skutków zapobiegania
表格
| Układ rurociągu i tryb mocowania | Ryzyko wybrzuszenia naprężenia termicznego | Sugestia zastosowania |
|---|---|---|
| Długie rury, sztywne, podwójne-mocowanie na końcach + brak urządzenia kompensacyjnego + bezpośrednie szybkie ogrzewanie | Wyraźne wybrzuszenie wyściółki do wewnątrz i zmniejszenie płynięcia następuje po kilku cyklach ogrzewania | Zmodernizuj komponenty kompensujące rozszerzalność i przekształć formę stałego kołnierza |
| Wyposażony w kompensatory + pływający ogranicznik końcowy + działanie przy gradientowym wzroście temperatury | Skutecznie eliminują naprężenia ściskające i nieodwracalne odkształcenia wyboczeniowe | Standardowa specyfikacja układu rurociągów grzewczych o dużej rozpiętości-wyłożonych PFA |
| Segmentowy projekt kotwienia + symulacja elementów skończonych rozszerzalności cieplnej + coroczna wewnętrzna inspekcja wideo | Niezwykle długotrwałe-wybrzuszenia i złuszczanie się warstw międzywarstwowych, ukryte niebezpieczeństwo | Preferowany schemat dla antykorozyjnych sieci rur grzewczych o stałym-ramowym układzie-z dużą intensywnością |
Wniosek
PFA wykładzina naprężeniowa termiczna, wybrzuszenie, zator wynika z dużej różnicy w współczynniku rozszerzalności cieplnej pomiędzy wykładziną a rurą stalową, a sztywne ograniczenie strukturalne zamienia wydłużenie osiowe w promieniowe odkształcenie wyboczeniowe. Podstawowe środki zaradcze obejmują konfigurację akcesoriów kompensacji termicznej, przyjęcie ruchomych ograniczających konstrukcji kołnierzowych, umiarkowaną regulację wydajności łączenia interfejsów, standaryzację operacji wzrostu temperatury i przeprowadzanie okresowych kontroli wewnętrznych. Kontrola całego-zamkniętego-procesu w pętli projektowej układu rurociągu, trybu mocowania końcówek i operacji regulacji temperatury może zapobiec blokowaniu rurociągu i przypadkom korozji podłoża spowodowanym niedopasowanym odkształceniem naprężeń termicznych rur grzejnych wyłożonych PFA.
