Kruche pękanie w niskiej-temperaturze odnosi się do wykładziny PFA wystawionej na działanie nagłego-środowiska o bardzo niskiej temperaturze podczas wyłączania systemu, awaryjnego chłodzenia lub zasilania zimnym medium. Mobilność łańcucha molekularnego fluoroplastów gwałtownie spada, wytrzymałość materiału drastycznie spada i przechodzi w stan sztywnej i kruchej. Pod wpływem niewielkiego uderzenia płynu, wibracji rurociągu lub niewielkich naprężeń mechanicznych szybko powstają nieregularne pęknięcia i rozszerzają się na powierzchni wykładziny. Gdy pęknięcia przejdą przez warstwę wykładziny, żrący płyn przedostaje się do powierzchni łączącej pomiędzy okładziną a podłożem stalowym, powodując łuszczenie się wykładziny i wyciek korozji rury podstawowej. Ta awaria należy do uszkodzeń związanych z osłabieniem wytrzymałości materiału-wywołanym temperaturą, które często występuje w rurociągach zewnętrznych zimą, liniach dostarczających czynnik kriogeniczny i rurociągach urządzeń z szybkim wymuszonym chłodzeniem.
1. Mechanizm kruchości i pękania w niskiej-temperaturze
Fluoropolimer PFA utrzymuje dobrą elastyczność w swoim znamionowym zakresie temperatur roboczych. Gdy temperatura otoczenia lub temperatura medium spadnie poniżej progu plastycznego-przejściowego materiału, siła wiązania międzycząsteczkowego staje się sztywna, a łańcuch polimeru nie może się zginać ani odkształcać, aby rozproszyć naprężenia zewnętrzne. Niewielkie wibracje i wahania ciśnienia powodują skoncentrowane naprężenia na podszewce; materiał nie jest w stanie absorbować naprężeń poprzez odkształcenie sprężyste, bezpośrednio inicjuje kruche pęknięcia. Jeśli temperatura waha się wielokrotnie pomiędzy normalną temperaturą roboczą a niską temperaturą, naprzemienne działanie zimna i ciepła spowoduje stopniowe zwiększenie szerokości i głębokości pęknięcia. W przeciwieństwie do starzenia termooksydacyjnego spowodowanego degradacją chemiczną-w wysokiej temperaturze, uszkodzenie to polega na odwracalnym zmniejszeniu wytrzymałości w niskiej temperaturze, prowadzącym do pęknięcia mechanicznego, bez trwałego pęknięcia łańcucha molekularnego w początkowej fazie.
2. Typowe pozycje podatne na kruche uszkodzenia w niskiej-temperaturze
Odsłonięte rurociągi napowietrzne bez izolacji termicznej w środowisku zewnętrznym o niskiej-temperaturze;
Segmenty rurociągu bezpośrednio połączone z portami podawania materiału kriogenicznego w przypadku nagłego szoku zimnego;
Ślepe rury i martwe nogi, w których ośrodek statyczny zamarza i rozszerza się, ściskając wykładzinę;
Cienkie-obszary okładzinowe o słabej odporności strukturalnej na naprężenia temperaturowe;
Położenia kołnierzy i kolanek podatne na wibracje i koncentrację naprężeń podczas spadku temperatury.
3. Czynniki wywołujące rdzeń przyspieszające pękanie kruche
Brak zewnętrznej izolacji termicznej i folii przeciwzamrożeniowej-na rurociągach układanych na zewnątrz;
Bezpośredni wtrysk czynnika o ultraniskiej temperaturze-do gorących rurociągów bez stopniowej zmiany temperatury;
Medium zatrzymane w rurociągu podczas przestoju zamarza i rozszerza się, wytwarzając wewnętrzną siłę wytłaczania;
Wibracje fundamentów rurociągu i wstrząsy mechaniczne pompy przenoszone na wykładzinę w niskiej temperaturze;
Długotrwałe-przestoje bez opróżnienia resztek cieczy, co w zimnych porach roku prowadzi do uszkodzenia wytłaczarki oblodzenia.
4. Pełne-środki techniczne zapobiegania i kontroli połączeń
① Owiń całą izolację termiczną i-zamarzającą warstwę ochronną na odsłoniętych odcinkach rur
Izoluj temperaturę otoczenia o niskiej-temperaturze, aby ustabilizować temperaturę eksploatacyjną wykładziny.
② Zastosuj stopniowaną procedurę podawania-przed schładzaniem przed wprowadzeniem ośrodka kriogenicznego
Unikaj-jednorazowego gwałtownego spadku temperatury, aby zapobiec szokowi zimna na podszewce.
⑤ Po długotrwałym-przestoju należy dokładnie spuścić całe medium pozostałe w rurociągach
Wyeliminuj ukryte niebezpieczeństwo zwiększania objętości i wytłaczania spowodowanego zamarzaniem cieczy.
④ Zamocować wsporniki rurociągów za pomocą uszczelek tłumiących, aby zmniejszyć mechaniczne przenoszenie drgań
Odciąć zewnętrzne źródło naprężeń wibracyjnych, które powodują kruche pękanie.
⑤ Wybierz zmodyfikowany PFA wzmocniony w niskiej{{0}temperaturze do rurociągów pracujących w warunkach częstej, zimnej-gorącej zmiany
Zoptymalizuj formułę, aby zmniejszyć plastyczną-kruchą temperaturę przejścia wykładziny.
5. Tabela porównawcza skutków zapobiegania
表格
| Układ i tryb działania | Ryzyko kruchego pęknięcia w niskiej-temperaturze | Sugestia zastosowania |
|---|---|---|
| Brak ochrony izolacji + bezpośrednie podawanie zimnego czynnika + zatrzymywanie cieczy podczas wyłączania | W środowisku o niskiej-temperaturze łatwo dochodzi do kruchego pękania i fragmentacji okładziny | Dodać warstwę termoizolacyjną i całkowicie spuścić pozostałą ciecz |
| Pełna izolacja przeciwzamrożeniowa- + stopniowane przełączanie temperatury + ustandaryzowany drenaż wyłączający | Skutecznie unikaj-utraty wytrzymałości w niskich temperaturach i kruchego pękania | Standardowa specyfikacja budowy i działania rurociągów wyłożonych PFA w zimnych regionach |
| Zmodyfikowana wyściółka odporna na niskie-temperatury + utrzymywanie ciepła w stałej temperaturze + monitorowanie temperatury online | Skrajnie niskie-zimno powoduje pęknięcia, ukryte niebezpieczeństwo | Preferowany schemat rurociągów grzewczych na zewnątrz i w warunkach kriogenicznych |
Wniosek
Kruche pękanie uderzeniowe w niskiej-temperaturze wykładziny PFA wynika z gwałtownego spadku wytrzymałości materiału poniżej temperatury przejścia w stan-kruchości plastycznej, co sprawia, że wykładzina nie jest w stanie buforować naprężeń zewnętrznych i powoduje powstawanie kruchych pęknięć penetrujących. Podstawowe środki zapobiegawcze obejmują dodanie izolacji termicznej i urządzeń do przewodów grzejnych w celu ustabilizowania temperatury roboczej, standaryzację procesów podawania zimnego czynnika i odprowadzania wody podczas postoju, ograniczanie przenoszenia drgań i stosowanie zmodyfikowanych materiałów wykładzinowych odpornych na niskie{3}}temperatury. Zarządzanie całym-procesem ochrony termicznej rurociągu, przebiegiem procesu i doborem materiału może zapobiec pękaniu wykładziny i późniejszym wypadkom związanym z wyciekiem podłoża spowodowanym kruchością w niskiej-temperaturze rur grzejnych wyłożonych PFA.
