Odkrycie nie-jednorodnego przerzedzania
Kontrola ultradźwiękowa rury wymiennika ciepła z PTFE po kilku latach eksploatacji ujawnia nieoczekiwany wzór. Grubość ścianki nie jest jednolita na obwodzie, jak przewiduje standardowy model pełzania. Zamiast tego ścianka jest znacznie cieńsza z jednej strony-, a ścieżka zużycia jest wyraźna na całej długości rury. Pocieniony obszar mierzy 40–60% pierwotnej grubości ścianki, podczas gdy przeciwna strona zachowuje 90–95%.
Nierówne przerzedzenie nie oznacza pełzania. Pełzanie powoduje równomierne przerzedzenie na całym obwodzie.-ciśnienie wewnętrzne jest takie samo we wszystkich kierunkach. Nierówny wzór wskazuje na mechanizm kierunkowy: erozję spowodowaną przepływem płynu procesowego, odprowadzanie kondensatu po stronie pary lub zużycie mechaniczne płyt nośnych.
Mechanizm kanałowania erozji
Po stronie procesowej przepływ płynu wokół rury nie jest równomierny. Przepływ ma taki kierunek,-zbliża się do rury z jednej strony, omija ją i tworzy ślad po drugiej stronie. Największa prędkość i najwyższe stężenie cząstek występuje po stronie dopływu. Jeśli płyn procesowy zawiera cząstki ścierne,-zawiesinę, fragmenty kamienia, drobne cząstki katalizatora,-strona wlotowa ulega erozji szybciej niż strona dolna.
Wzór erozji to rowek zużycia ustawiony zgodnie z kierunkiem przepływu, na górnej powierzchni rury. Zużycie jest stopniowe i przewidywalne, proporcjonalne do obciążenia cząstkami i prędkości przepływu. Rozrzedzony obszar jest gładki- i ma wypolerowany wygląd w wyniku powtarzającego się kontaktu cząstek.
Mechanizm odprowadzania kondensatu
Po stronie pary kondensat spływa po dnie rury w warstwie warstwowej. Przepływający kondensat tworzy nieco wyższy współczynnik przenikania ciepła na dolnej powierzchni.-Warstwa kondensatu stanowi medium przenoszące ciepło pomiędzy parą a ścianką rury. Dolna powierzchnia również charakteryzuje się nieco niższą temperaturą niż górna powierzchnia, na której para styka się bezpośrednio ze ścianą.
Różnica temperatur powoduje różnicę szybkości pełzania: cieplejsza górna powierzchnia pełza szybciej niż chłodniejsza dolna powierzchnia. Z biegiem lat górna ściana staje się cieńsza szybciej niż dolna. Przerzedzanie jest stopniowe i powoduje subtelną różnicę-zwykle 5-10%, a nie tak dramatyczną różnicę 50% opisaną powyżej.
Mechanizm-zużycia wywołanego wsparciem
W miejscu styku płyty nośnej rura opiera się o krawędź płyty. Cykliczne zginanie i wibracje na styku powodują zużycie frettingowe,-miejscowe ścieranie, które usuwa materiał z powierzchni rury. Zużycie koncentruje się w punkcie styku, tworząc rowek wzdłuż obwodu płyty nośnej. Wzór zużycia jest wyraźny: wąski, ostry rowek w miejscu styku, reszta obwodu nienaruszona.
| Wzór przerzedzania | Wygląd | Lokalizacja | Przyczyna |
|---|---|---|---|
| Gładki rowek ścieralny,-wyrównany przepływ | Polerowany, szeroki | Twarz w górę | Erozja-po stronie procesu |
| Subtelne przerzedzenie, góra vs dół | Rozproszone, bez ostrych granic | Cały top typu tuba | Różnica pełzania od temperatury |
| Ostry rowek na podporze | Wąskie, zlokalizowane | Na styku płyty nośnej | Nerwowe zużycie |
Wyróżnienie diagnostyczne
Wygląd i lokalizacja wyróżniają trzy mechanizmy. Gładki, szeroki rowek zużycia na powierzchni czołowej wskazuje na erozję. Rozproszone, stopniowe przerzedzenie górnej części tuby wskazuje na różnicę pełzania. Ostry, umiejscowiony rowek na styku podpory wskazuje na powstawanie freonu.
Diagnozę potwierdza się poprzez powiązanie miejsca przerzedzania z kierunkiem przepływu, położeniem płyt nośnych i orientacją rurki. Każdy mechanizm ma odrębną sygnaturę.
Odpowiedź
W przypadku erozji: zmniejszyć prędkość przepływu, zainstalować filtr siatkowy usuwający cząstki ścierne lub zaakceptować przyspieszone zużycie przy skróconych okresach między przeglądami. W przypadku różnicy pełzania: pocienienie jest nieodłącznym elementem projektu i jest zarządzane poprzez normalne obliczenia trwałości pełzania. W przypadku frettingu: popraw powierzchnię styku płyty nośnej,-zaokrąglając krawędzie, stosując wkładki elastomerowe lub luźniejszy luz, aby zmniejszyć naprężenia stykowe.
Streszczenie
Nierównomierne pocienienie ścianek wzdłuż obwodu rury wymiennika ciepła z PTFE jest spowodowane erozją-po stronie procesu (gładki rowek na powierzchni czołowej), różnicą pełzania wynikającą ze zmian temperatury (rozproszone pocienienie górnej części) lub fretingiem na styku podpory (ostry zlokalizowany rowek). Mechanizmy wyróżniają się wyglądem i lokalizacją. Odpowiedź jest specyficzna dla zidentyfikowanej przyczyny. Diagnoza umożliwia ukierunkowanie działań korygujących na rzeczywisty mechanizm zużycia.
Wsparcie inżynieryjne w diagnostyce wzoru zużycia jest dostępne po przedłożeniu pomiarów grubości ścianki, kierunku przepływu, położenia płyt nośnych i historii eksploatacji.
