Połączenie różnych materiałów
W zakładzie galwanicznym instaluje się wymiennik ciepła z PTFE w zbiorniku obsługiwanym przez istniejący tytanowy kolektor pary. Kolektor tytanowy jest w dobrym stanie. Wymiana spowodowałaby niepotrzebne koszty i przestoje. Rurki PTFE muszą być niezawodnie połączone z tytanowymi głowicami.
Nie jest to standardowe połączenie rurowe. PTFE i tytan mają zasadniczo różne właściwości mechaniczne. Zimny PTFE-płynie pod ciśnieniem. Tytan jest sztywny i elastyczny. Łącznik przeznaczony do połączeń metal-z-metalem może przeciekać po nałożeniu na połączenie PTFE-z-metalem. Łącznik zaprojektowany dla PTFE może nie zapewniać prawidłowego zgryzu po stronie tytanowej.
Połączenie musi być uszczelnione przed ciśnieniem pary o ciśnieniu 3-6 barg, wytrzymywać cykle termiczne od 25 stopni do 150 stopni i być odporne na korozyjną atmosferę panującą w galwanizerni. Standardowe, gotowe wyposażenie może nie spełniać wszystkich trzech wymagań jednocześnie.
Opcje dopasowania
Cztery podejścia do połączeń rozwiązują problem interfejsu PTFE-na-tytanowym, każdy z określonymi zaletami i ograniczeniami.
Rozszerzane połączenia PTFE wykorzystują proces formowania na gorąco, aby utworzyć rozszerzony koniec rurki PTFE. Rozszerzenie opiera się o współpracujący tytanowy stożek lub płaską powierzchnię. Nakrętka dociska kielich do gniazda, tworząc uszczelkę. Zaletą jest to, że kielich z PTFE zapewnia podatną powierzchnię uszczelniającą, która kompensuje niewielkie niewspółosiowość. Ograniczeniem jest to, że kielichy PTFE z czasem ulegają relaksacji w podwyższonej temperaturze, co wymaga okresowego-dokręcania momentu obrotowego.
Złączki zaciskowe z tulejkami-specjalnymi dla PTFE mają konstrukcję-dwuczęściową: tulejkę z PTFE, która chwyta rurkę PTFE bez przecinania, oraz metalowy pierścień podtrzymujący, który zapewnia wsparcie konstrukcyjne. Korpus złączki wkręca się w tytanowy kolektor. To podejście jest powszechnie dostępne w standardowych rozmiarach, ale wymaga szczególnej uwagi przy orientacji tulei i momencie obrotowym.
Połączenia kołnierzowe z uszczelkami PTFE dopasowują rurkę PTFE do króćca kołnierzowego, a następnie przykręcają króciec do pasującego kołnierza tytanowego. Materiał uszczelki należy dobrać pod kątem temperatury i narażenia chemicznego. Uszczelki kopertowe PTFE ze ściśliwym rdzeniem zapewniają niezawodne uszczelnienie na różnych powierzchniach kołnierzy.
Złączki przejściowe wykorzystują krótki odcinek rurki PFA przyspawany do rurki PTFE, z końcem PFA połączonym z tytanem za pomocą złączki zaciskowej przeznaczonej do-przetwarzanych w stanie stopionym fluoropolimerów. Lepsza odporność na pełzanie PFA w temperaturze poprawia niezawodność uszczelnienia na styku tytanu.
Tabela 1: Opcje dopasowania połączeń PTFE-do-tytanu (praca parowa przy 150 stopniach, 4 barg)
| Typ dopasowania | Mechanizm uszczelniający | Stabilność temperatury | Wymaganie dotyczące-momentu obrotowego | Ryzyko wycieku w ciągu 5 lat | Złożoność instalacji |
|---|---|---|---|---|---|
| Rozszerzony PTFE | Kielich PTFE na stożku tytanowym | Umiarkowany (pełzający relaks) | Co 6-12 miesięcy | Niski-Umiarkowany | Umiarkowane (wymagane narzędzie do formowania kielichów) |
| Kompresja PTFE z metalowym zabezpieczeniem | Kompresja tulei PTFE | Dobry (pierścień zapasowy ogranicza relaksację) | Początkowa + 1-miesięczna kontrola- | Niski | Niska (narzędzia standardowe) |
| Kołnierzowe z uszczelką kopertową z PTFE | Ściśnięta uszczelka pomiędzy powierzchniami kołnierzy | Dobry (uszczelka kompensuje relaksację) | Coroczny | Bardzo niski | Umiarkowane (ustawienie kołnierza) |
| Przejście PFA + kompresja | Zaciśnięcie tulei PFA na metalu | Bardzo dobry (PFA jest odporny na pełzanie lepiej niż PTFE) | Kontrola roczna | Bardzo niski | Wysoka (wymagane spawanie PFA) |
Kryteria wyboru
Właściwy montaż zależy od konkretnych warunków montażu. W przypadku dostępnych połączeń, w których praktyczna jest okresowa kontrola i-dokręcanie, ekonomiczne-rozwiązanie stanowią złączki kielichowe lub zaciskowe. W przypadku połączeń w niedostępnych miejscach, gdzie dostęp do konserwacji jest ograniczony, złącza kołnierzowe z solidnymi uszczelkami lub łącznikami przejściowymi z PFA zapewniają większą-terminową niezawodność.
Stan kolektora tytanowego wpływa na wybór. Jeśli kolektor ma istniejące gwintowane porty, złączki zaciskowe lub rozszerzane wkręcane bezpośrednio w porty minimalizują modyfikacje. Jeśli kolektor i tak wymaga modyfikacji, połączenia kołnierzowe zapewniają najbardziej niezawodne i długotrwałe-uszczelnienie.
Dotkliwość cykli termicznych skłania do podjęcia decyzji w kierunku bardziej niezawodnych opcji. System, który kilka razy dziennie zmienia temperaturę otoczenia na 150 stopni, nakłada większe wymagania na połączenie niż system utrzymywany w sposób ciągły w temperaturze roboczej z rzadkimi wyłączeniami.
Streszczenie
Niestandardowe-złączki do łączenia wymienników ciepła z PTFE z istniejącymi kolektorami tytanowymi muszą uwzględniać podstawowe niedopasowanie mechaniczne pomiędzy fluoropolimerem i metalem. Złączki kielichowe, zaciskowe, kołnierzowe i przejściowe z PFA oferują realne rozwiązania w zależności od dostępności, nasilenia cykli termicznych i konfiguracji kolektora.
Wybór ten równoważy początkową złożoność instalacji z-wymaganiami długoterminowej konserwacji. Połączenia o ograniczonej dostępności są korzystniejsze w przypadku konstrukcji kołnierzowych lub przejściowych, które minimalizują częstotliwość ponownego-dokręcania i ryzyko wycieków w całym okresie eksploatacji sprzętu.
Zalecenia techniczne dotyczące konkretnych zastosowań połączeń PTFE-z-metalem są dostępne po przedłożeniu materiału kolektora i konfiguracji portu, zakresu temperatur roboczych, ciśnienia pary, dostępności w celach konserwacyjnych oraz wszelkiej historii wcześniejszych problemów z połączeniami.
