הדילול בעיקול
צוות תחזוקה מסירים מחליף חום PTFE לאחר חמש שנות שירות. מדידת עובי אולטרסאונד חושפת שדפנות הצינור נמצאות במפרט בקטעים ישרים, במידות של 0.95-1.00 מ"מ לעומת 1.00 מ"מ מקורי. עם זאת, בעוביים, עובי הדופן החיצוני מודד 0.70-0.75 מ"מ - הפחתה של 25-30%. העיקול הוא המיקום המגביל את החיים.
דילול הקירות בכפיפות הוא תוצאה צפויה של תהליך הכיפוף בשילוב עם-זחילה ארוכת טווח בטמפרטורה גבוהה. במהלך כיפוף, הקיר החיצוני של הצינור נמתח כדי להתאים את אורך הקשת הארוך יותר מסביב לחלק החיצוני של העיקול. הקיר מתדלדל כדי לשמור על נפח. בטמפרטורת הפעלה תחת לחץ קיטור פנימי, הקיר החיצוני הדליל זוחל מהר יותר מהחלקים הישרים העבים יותר, ומפחית עוד יותר את העובי לאורך זמן.
רדיוס העיקול קובע את הדילול הראשוני. עיקולים הדוקים יותר מייצרים דילול גדול יותר. ציון רדיוס כיפוף מינימלי במהלך התכנון מונע דילול ראשוני מוגזם ומגביל את קצב הזחילה הבא לרמות מקובלות לאורך חיי השירות.
מתח כיפוף ויחסי דילול
כאשר צינור ישר מכופף, אורך הקשת החיצונית עולה על אורך הקשת הפנימית. החומר בצד החיצוני של העיקול חייב להימתח; החומר בפנים נדחס. המתח במשטח החיצוני הוא ε=r / R, כאשר r הוא הרדיוס החיצוני של הצינור ו-R הוא רדיוס קו מרכז העיקול.
עובי הדופן לאחר כיפוף, בהנחה של עיוות נפח קבוע, הוא בקירוב t_bent=t_original / (1 + ε). עבור צינור OD בגודל 10 מ"מ (r=5 מ"מ) כפוף לרדיוס R=150 מ"מ, מתח הסיבים החיצוני הוא 5/150=3.33%. עובי הדופן בכיפוף החיצוני מצטמצם לכ-0.968 מ"מ מ-1.000 מ"מ-הפחתה של 3.2%.
עבור עיקול הדוק יותר ב-R=100mm, המתח הוא 5/100=5%. הקיר מדלדל ל-0.952 מ"מ-הפחתה של 4.8%.
בטמפרטורת עבודה תחת לחץ פנימי, קצב הזחילה בקטע הדליל גבוה יותר מאשר בקטע הישר-מלא. הדילול מואץ עם הזמן. הדילול הראשוני של 3-5% מכפיפה יכול להפוך לדילול של 15-30% לאחר שנים של שירות.
טבלה 1: רדיוס כיפוף ודילול קיר עבור צינורות מחליף חום PTFE (10 מ"מ OD × 1 מ"מ קיר)
| רדיוס קו מרכז עיקול (מ"מ) | רדיוס-ל-יחס קוטר (R/D) | זן סיבים חיצוני (%) | עובי דופן ראשוני בכיפוף (מ"מ) | חומה משוערת של 5 שנים ב-143 מעלות (מ"מ) | הַתאָמָה |
|---|---|---|---|---|---|
| 250 (מינימום מומלץ) | 25 | 2.0 | 0.980 | 0.90-0.94 | מצוין (10+ שנות חיים) |
| 200 | 20 | 2.5 | 0.975 | 0.85-0.90 | טוֹב |
| 150 | 15 | 3.33 | 0.968 | 0.78-0.85 | מקובל עם בדיקה |
| 120 | 12 | 4.17 | 0.960 | 0.70-0.80 | שולי (הפחתת לחץ קיטור) |
| 100 | 10 | 5.0 | 0.952 | 0.60-0.72 | לא מומלץ לשירות קיטור |
| 75 | 7.5 | 6.67 | 0.938 | < 0.60 (high failure risk) | לא מקובל |
תוספת האובליזציה
כיפוף לא רק מדלל את הקיר החיצוני אלא גם מסגלגל את חתך הצינור.- הצינור הופך מעט אליפטי בעיקול, כאשר הציר המינורי נמצא במישור העיקול. הסגלגל מרכז את מתח החישוק מלחץ פנימי בנקודות העקמומיות המקסימליות, ומאיץ עוד יותר את הזחילה.
צינור מכופף לרדיוס המינימלי המומלץ של 25D שומר על סגלגלות מתחת ל-5%. עיקולים הדוקים יותר מייצרים סגלגלות גדולה יותר. ההשפעות המשולבות של דילול קירות, סגלגלות וריכוז מתח הופכים את העיקול למיקום הקריטי לקביעת חיי השירות.
מפרט עיצוב מונע
אמצעי המניעה העיקרי הוא ציון רדיוס כיפוף מינימלי של פי 25 מקוטר הצינור החיצוני-אותו רדיוס המומלץ למניעת קיפול. רדיוס זה מגביל את הדילול הראשוני ל-2% ומבטיח שהסגלגלות תישאר מתחת ל-5%.
יש לבדוק את הכפיפות לאחר הייצור באמצעות מד go/no-go ומדידות עובי אולטרסאונד. יש לתעד את עובי הדופן המינימלי ברדיוס החיצוני של העיקול כקו הבסיס להשוואה עתידית.
במהלך השירות, יש לכלול עיקולים בתוכנית מדידת העובי האולטרסאונד. יש לתזמן להחלפה כיפופים המציגים עובי דופן מתחת ל-0.75 מ"מ עבור דופן נומינלית של 1.0 מ"מ.
תַקצִיר
דילול קירות מקומי בכיפופי צינור מחליף חום PTFE נובע ממתיחה של הקיר החיצוני במהלך כיפוף, נוסף על ידי זחילה מואצת בקטע הדליל תחת טמפרטורת עבודה ולחץ. רדיוס הכיפוף המינימלי המומלץ של פי 25 קוטר הצינור מגביל את הדילול הראשוני ל-2% ומספק ביצועי זחילה מקובלים-לטווח ארוך.
עיקולים הדוקים יותר מייצרים דילול גדול יותר באופן יחסי וחיי שירות מופחתים. מדידת עובי אולטרה-קולית לאחר-ייצור וב-שימוש בכיפופים מספקת נתונים כמותיים להחלטות החלפה.
מפרטים הנדסיים לכיפוף ובדיקה של צינורות PTFE זמינים עם הגשת מידות הצינור, רדיוסי הכיפוף, טמפרטורת הפעולה והלחץ, וחיי השירות הנדרשים.
