Den revnede manifoldforbindelse
En nyinstalleret PTFE varmeveksler fungerer i tre måneder uden uheld. Så begynder en manifoldforbindelse at lække. Vedligeholdelse strammer kompressionsfittingen. Lækagen stopper midlertidigt. Uger senere opstår der en hårgrænse i PTFE-røret ved tilpasningsfladen. Spolen skal fjernes til reparation.
Fejlanalysen finder ingen kemisk nedbrydning. Ingen over-preshændelse. Ingen mekanisk påvirkning. Den revne, der blev initieret fra termisk ekspansionsspænding, -røret blev forhindret i at bevæge sig, da det opvarmedes og afkøledes gennem daglige driftscyklusser. Spændingen koncentrerede sig ved den stive manifoldforbindelse, indtil materialet blev træt.
Denne fejltilstand kan fuldstændigt forhindres gennem korrekt installationspraksis. Det stammer ikke fra en materialemangel, men fra en misforståelse af, hvordan PTFE opfører sig under termisk cykling.
Det stive begrænsningsproblem
PTFE udvider sig cirka 0,12 mm pr. meter pr. grad Celsius. Et 1,5 meter rør opvarmet fra 20 grader til 140 grader vokser med over 21 mm. Hvis røret er fastgjort stift i begge ender uden mulighed for denne bevægelse, konverteres udvidelsen til trykspænding. Spændingsstørrelsen nærmer sig materialets trykflydespænding ved forhøjet temperatur.
Den højeste spænding koncentreres på punktet med maksimal begrænsning: manifoldforbindelsen. Her går røret ind i en stiv fitting, der er fastgjort til et fast samlerør. Hvis den tilstødende rørsektion ikke kan udvide sig frit, udvikles der bøjningsspænding ved monteringsfladen. Gentagne termiske cyklusser producerer træthedsrevner ved denne spændingskoncentration.
Fejlen er ikke at bruge de forkerte fittings. Det arrangerer rørføringen og støttesystemet på en måde, der forhindrer fri termisk bevægelse. Enhver stiv begrænsning mellem manifoldforbindelsen og det første frie ekspansionspunkt er et potentielt fejlsted.
Tabel 1: Almindelige installationsfejl og rettelser ved termisk udvidelse
| Installationsfejl | Stress konsekvens | Visuel indikator | Korrekt installationsmetode |
|---|---|---|---|
| Lige rør mellem to faste samlerør, ingen ekspansionsløkke | Aksial knæk eller fittingsbrud | Rør bøjer mellem skæreborde; revnet pasform | Inkorporer ekspansionsløkke eller fleksibel sektion |
| Første støtteklemme for tæt på manifolden | Cantilever bøjning ved montering | Revner ved monteringsmøtrikken eller rørfladen | Første støtte ved 50 % af normal afstand fra header |
| Stiv klemme griberøret stramt | Begrænset aksial ekspansion; lokal bøjning | Rørdeformation ved klemkant | Slidsestyr med 0,5 mm frigang til glidning |
| Flere rørbøjninger i kort sektion uden mellemstøtte | Sammensat bøjningsspænding | Revner i indersiden af bøjningsradius | Støtte mellem bøjninger; generøse bøjningsradier |
| Manifold fastgjort stift, mens rør er fri | Differentiel bevægelsesbelastning ved hovedled | Lækage ved flere forbindelser samtidigt | Lad manifolden flyde eller sørg for ensartet fastholdelse af røret |
Den første støtteafstandsregel
Afstanden fra manifoldforbindelsen til den første rørstøtte er den mest kritiske dimension ved installation af PTFE varmeveksler. Denne afstand skal være kort nok til at forhindre overdreven bøjningsspænding fra egen-vægt, men lang nok til at tillade røret at udvide sig og trække sig frit sammen uden at påføre en høj bøjningsbelastning på fittingen.
Standardreglen: den første støtteafstand skal være halvdelen af den normale støtteafstand, der bruges til resten af røret. For en vandret PTFE-varmeveksler, der arbejder ved 120 grader med 10 mm OD-rør, er den normale støtteafstand 300 mm. Den første støtte skal være 150 mm fra manifoldfladen.
Denne reducerede afstand begrænser udkragningsbøjningsmomentet ved beslaget, mens det giver tilstrækkelig fri længde til termisk bevægelse. Røret mellem manifolden og den første støtte kan bøje let under kompression og absorbere ekspansionen uden at-overbelaste forbindelsen.
Ekspansionsløkkeintegration
Ved rørløb længere end 1 meter mellem faste punkter er en ekspansionsløkke obligatorisk. Løkken er en U--formet bøjning i røret, der bøjes for at absorbere termiske længdeændringer. Sløjfedimensionerne afhænger af den forventede udvidelse, rørdiameteren og den tilladte bøjningsspænding.
En korrekt designet ekspansionsløkke konverterer aksial ekspansion til bøjningsafbøjning, der forbliver inden for materialets elastiske grænse. Sløjfen skal være placeret i midten af røret. Understøtninger på hver side af løkken skal tillade fri bevægelse i ekspansionsretningen, samtidig med at den begrænser sideværts bevægelse.
Til kompakte installationer, hvor fulde ekspansionsløkker ikke kan passe, giver spiral- eller spolekonfigurationer iboende ekspansionsevne. Det oprullede rør fungerer som en fjeder, der absorberer længdeændringer gennem små ændringer i spolediameteren.
Oversigt
Termisk ekspansionsspænding ved PTFE-varmevekslermanifoldforbindelser skyldes installationsfejl, der forhindrer røret i at bevæge sig frit. Stive fastgørelser, forkert støtteplacering og fraværet af ekspansionsløkker koncentrerer spændingen ved forbindelsesfladen, hvilket fører til udmattelsesrevner.
Korrekt installation giver kontrolleret frihed til termisk bevægelse. Den første støtte placeres med halvdelen af den normale afstand fra manifolden. Ekspansionsløkker absorberer længdeændringer på længere løb. Slidsede styrestøtter tillader aksial glidning og forhindrer samtidig forskydning i siden.
Installationsvejledninger og teknisk gennemgang for specifikke PTFE-varmevekslerkonfigurationer er tilgængelige ved indsendelse af rørføringstegninger, driftstemperaturområde, rørdimensioner og detaljer om manifoldforbindelse.
