Feltbøjningen, der knækkede
En felttekniker, der fører et PTFE-varmevekslerrør rundt om en tankstøttebjælke, bøjer røret med hånden til en radius, der ser rimelig ud. Røret ser ud til at acceptere bøjningen uden at revne. Tre måneder senere er røret ved den bøjning fladet ud til et ovalt- tværsnit. Dampstrømmen er begrænset. Røret skal udskiftes.
Fejlen var at bøje PTFE under dens minimale bøjningsradius. I modsætning til metalrør, som giver efter plastisk i en vel-defineret bøjningsvinkel, kan PTFE bøjes til overraskende snævre radier uden umiddelbar synlig skade. Polymerkæderne omorienterer sig. Røret ser acceptabelt ud. Men bøjningens ydervæg er i spænding ud over materialets elastiske grænse. Over tid ved forhøjet temperatur kryber den strakte polymer, væggen tynder ud, og røret ovaliserer.
Den mindste bøjningsradius for PTFE-varmevekslerrør er ikke den radius, hvor røret knækker med det samme. Det er den radius, hvor den langsigtede-krybning og ovalisering forbliver inden for acceptable grænser for levetiden.
Elastisk vs. Plastic Bend-regimet
Når et rør bøjes, strækkes ydervæggen i spænding, og indervæggen komprimeres. Deformationen ved den ydre overflade er: ε=r / R, hvor r er rørets ydre radius, og R er bøjningsmidterliniens radius.
PTFE har en elastisk grænsebelastning på ca. 2-3 % ved stuetemperatur og 1-2 % ved 120 grader. Bøjning til belastninger under denne grænse giver fuld elastisk deformation - røret vender tilbage til lige, når det slippes. Bøjning til belastninger over denne grænse giver permanent deformation. Polymerkæderne er blevet strakt ud over deres elastiske genvindingskapacitet.
Den mindste sikre bøjningsradius er beregnet til at holde den ydre fiberdeformation inden for den elastiske grænse ved den maksimale driftstemperatur. Dette sikrer, at bøjningen ikke gradvis ovaliserer over tid.
For 10 mm OD PTFE-rør er rørets ydre radius r 5 mm. For at begrænse belastningen til 2 % ved 120 grader skal den mindste bøjningsradius R=r / ε=5 / 0.02=250 mm. Til 8 mm OD-rør, r=4mm og R=4 / 0.02=200mm.
Tabel 1: Anbefalede minimale bøjningsradier for PTFE-varmevekslerrør
| Rør OD (mm) | Vægtykkelse (mm) | Minimum bøjningsradius ved 20 grader (mm) | Minimum bøjningsradius ved 120 grader (mm) | Multiplikator af rør OD (ved 120 grader) | Noter |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.8 | 90 | 150 | 25× | Snævre bøjninger kræver dornstøtte under bøjning |
| 8 | 1.0 | 120 | 200 | 25× | Standard feltbøjningsradius |
| 10 | 1.0 | 150 | 250 | 25× | Brug bøjningsfjeder eller form for konsistens |
| 10 | 1.2 | 160 | 260 | 26× | Tykkere væg øger den nødvendige radius lidt |
| 12 | 1.0 | 180 | 300 | 25× | Større diameter kræver naturligvis større radius |
| 12 | 1.5 | 200 | 320 | 27× | Tyk væg øger den nødvendige radius |
Thermal Recovery Effect
PTFE har en nyttig egenskab til feltbøjning: termisk genvinding. Hvis et rør bøjes koldt til en radius, der er lidt strammere end det anbefalede minimum, vil opvarmning af det til 120-150 grader give polymerkæderne mulighed for at slappe af. Den indre belastning fra bøjning forsvinder delvist. Røret bevarer sin bøjede form, men med reduceret restspænding.
Denne teknik tillader feltbøjninger i radier, der er cirka 20-30 % strammere end det kolde-bøjningsminimum, forudsat at røret efterfølgende varmestilles- ved at cirkulere damp gennem det ved lavt tryk, før det sættes i fuld drift. Opvarmningsproceduren skal dokumenteres i installationsvejledningen.
Krav til bukkeværktøj
Uunderstøttet håndbøjning producerer inkonsistente radier og risikerer lokal knæk. En bøjningsfjeder-en spiralfjeder, der glider over rørets OD-giver ekstern støtte og forhindrer ovalisering under bøjning. En bøjningsform-en formet blok med den ønskede radius-giver en ensartet bøjningsgeometri.
Til markinstallationer, hvor der kræves flere identiske bøjninger, er et simpelt bøjningsarmatur berettiget. Armaturet sikrer, at hver bøjning opfylder minimumsradiuskravet og producerer et ensartet trykfald på tværs af identiske rørkredsløb.
Oversigt
Den mindste bøjningsradius for PTFE-varmevekslerrør er 25 gange rørets ydre diameter ved koldbøjning ved 20 grader og 25-27 gange ved bøjning ved 120 grader. Dette holder den ydre fiberstamme inden for 2% elasticitetsgrænsen, hvilket forhindrer langvarig krybeovalisering og flowbegrænsning.
Termisk genvinding efter koldbøjning tillader lidt snævrere radier med en kontrolleret varme-indstillingsprocedure. Bøjningsfjedre eller former sikrer ensartede, knækfrie-bøjninger under installation i marken.
Tekniske specifikationer for PTFE-rørbøjningsprocedurer og acceptkriterier er tilgængelige ved indsendelse af rørdimensioner, driftstemperatur, installationspladsbegrænsninger og påkrævede bøjningsgeometrier.
