Повтарящото се изтичане
PTFE топлообменник работи между 25 градуса по време на спиране и 140 градуса по време на производство. На всеки шест до осем седмици фланцовата връзка започва да плаче. Ре-поддръжката затяга болтовете. Течът спира временно, след което се връща. След няколко цикъла на повторно затягане, уплътнението трябва да се смени.
Материалът на уплътнението е химически съвместим. Повърхностите на фланците са чисти и плоски. Болтовете са точно посочени. И все пак съединението не може да поддържа уплътнение чрез повтарящи се термични цикли. Основната причина се крие във взаимодействието между свойствата на материала на уплътнението, разликите в топлинното разширение и отпускането на напрежението на болта.
Механизмът за повреда при термичен цикъл
Болтовото фланцово съединение уплътнява, когато напрежението на болта компресира уплътнението достатъчно, за да запълни несъвършенствата на повърхността на фланеца и да поддържа контактното напрежение над минималното напрежение на уплътняване. Термичният цикъл подкопава това състояние чрез множество едновременни механизми.
PTFE фланците и металните фланци се разширяват с различна скорост. Фланецът от PTFE се разширява приблизително десет пъти повече от свързващия стоманен фланец при нагряване от 25 градуса до 140 градуса. Това диференциално разширение увеличава компресията на уплътнението по време на нагряване, потенциално смачквайки уплътнението над границата му на еластично възстановяване. По време на охлаждане PTFE се свива повече от стоманата, намалявайки компресията на уплътнението. Ако уплътнението е получило компресия, то не може да се разшири, за да запълни отпускащата празнина.
Напрежението на болта се отпуска с течение на времето чрез пълзене в материала на уплътнението и в повърхностите на фланеца от PTFE. При повишена температура тази релаксация се ускорява. Опънът на болта, оставащ след стотици часове при работна температура, може да бъде 40-60% от стойността на първоначалния монтаж. Когато системата се охлади, намаленото напрежение на болта, комбинирано с диференциално свиване, отваря път на теч.
Таблица 1: Ефективност на материала на уплътнението при термично циклично обслужване на PTFE топлообменник
| Материал на уплътнението | Устойчивост на компресия | Пълзеща релаксация на 120 градуса | Възстановяване след разтоварване | Re-Честота на въртящия момент | Оценка за годност |
|---|---|---|---|---|---|
| Virgin PTFE лист | беден | Висок (40-60% загуба на стрес) | Много ниско | На всеки 4-6 седмици | беден |
| PTFE със стъклен пълнител | Справедлива | Умерен (25-35%) | ниско | На всеки 3-4 месеца | Справедлива |
| Разширен PTFE (ePTFE) | Справедлива | Умерено-Високо (30-40%) | Умерен | На всеки 2-3 месеца | Справедлива |
| PTFE плик с метална сърцевина | добре | Ниска (15-20%) | добре | Ежегодно | добре |
| Гъвкав графит с PTFE покритие | много добре | Много ниско (5-10%) | Отлично | Рядко се изисква | Отлично |
| FKM (Viton) - ограничена химическа употреба | Отлично | Ниска (10-15%) | Отлично | Рядко се изисква | Отлично (проверете химическата съвместимост) |
Данните за производителността са базирани на публикуваните от производителите на уплътнения стойности за релаксация при пълзене и компресия при 120 градуса. Re-оценки на честотата на въртящия момент за цикъл между 25 градуса и 140 градуса върху фланци с PTFE-облицовка.
Инсталационни практики, които предотвратяват повреда
Правилният въртящ момент на болта е критичен и често не се разбира. Въртящият момент на PTFE болтовете на фланеца е значително по-нисък, отколкото при металните фланци, тъй като PTFE тече студено-при прекомерна компресия. Препоръката за въртящ момент на производителя на уплътнението за конкретния материал на уплътнението и тип фланец трябва да се спазва точно. Прекомерното-затягане смачква уплътнението и ускорява отпускането на пълзенето. При -затягане не се постига минимално напрежение при запечатване.
Пружинните шайби Belleville под главите на болтовете компенсират термичното разширение и пълзенето на уплътнението. Деформацията на пружината поддържа почти-постоянно напрежение на болта, докато ставата се отпуска. Правилно проектираният пакет от пружини може да намали честотата на повторно-затягане от месечна на годишна.
Контролираната последователност на затягане на болтовете осигурява равномерно компресиране на уплътнението. Болтовете трябва да се затягат напречно-на три стъпки: 30%, 60% и 100% от целевия въртящ момент. След 24 часа при работна температура, единичен ре-преход на въртящ момент при 100% целеви въртящ момент компенсира първоначалното лег-при отпускане. Допълнителни -затягащи моменти не трябва да са необходими, ако материалът на уплътнението и пружинните шайби са правилно посочени.
Резюме
Преждевременната повреда на уплътнението във фланцовите връзки на PTFE топлообменника е резултат от диференциално термично разширение, компресия на уплътнението и отпускане на напрежението на болта по време на топлинен цикъл. Уплътненията Virgin PTFE се представят лошо поради високото пълзене и ниското възстановяване. Метална-сърцевина или пружинни-захранени уплътнения осигуряват надеждно дългосрочно-уплътнение.
Правилният въртящ момент на болтовете, пружинните шайби Belleville и контролираните процедури за затягане удължават живота на уплътнението от месеци до години. Единичен повторен -въртящ момент след първоначално{2}}нагряване компенсира-налягането. Последващото повторно-затягане не трябва да бъде рутинно-необходимостта от него показва неправилен избор или монтаж на уплътнение.
Инженерни препоръки за избор на уплътнение на PTFE топлообменник и поддръжка на фланеца са налични при подаване на диапазон на работна температура, материали и размери на фланеца, химия на процеса и текуща история на повреди на уплътнението.
