מפעל אילגון משך דוד טבילה גדול מסוג PTFE ממיכל חומצה גופרתית בעומק 1,200 מ"מ לאחר אחד עשר חודשי שירות. תנור החימום היה ישר כאשר הותקן. כעת הוא היה מורכן לכיוון קיר הטנק בכמעט 14 מ"מ במרכזו. ברגי ההרכבה עדיין היו הדוקים, והמחמם לא נסדק, אבל החרטום פתח מרווח בין המחמם לקיר, ויצר אזור סטגנציה שבו הנוזל התחמם יתר על המידה וה-PTFE התכלה.
עיוות חרטום הוא מצב כשל מבני הנפוץ במיכלים עמוקים שבהם המחמם ארוך ודק. המחמם מוגבל בחלק העליון על ידי אוגן ההרכבה ובחלק התחתון על ידי מנחה או תושבת. כאשר המחמם מתחמם, הוא מתרחב. האילוצים מונעים התרחבות אחידה, והמחמם מתכופף כדי להקל על הלחץ.
מדוע טנקים עמוקים מקדמים קידה
במיכל עמוק, המחמם ארוך. מיכל בעומק 1,200 מ"מ עשוי לדרוש תנור חימום באורך 1,000 מ"מ. יחס האורך-ל-קוטר גבוה, מה שהופך את המחמם לגמיש. תנור חימום ארוך ודק מתכופף בקלות רבה יותר מאשר קצר ועבה.
חלוקת הטמפרטורה במיכל עמוק אינה אחידה. החלק התחתון של המחמם שקוע בנוזל קריר וצפוף יותר. החלק העליון נמצא בנוזל חם יותר, פחות צפוף. הפרש הטמפרטורה בין החלק העליון והתחתון של המחמם יוצר התרחבות דיפרנציאלית. החלק העליון החם מתרחב יותר מהחלק התחתון הקריר יותר. המחמם מתכופף לכיוון הצד הקריר יותר.
| עומק טנק | אורך מחמם | אורך-ל-יחס קוטר | סיכון קידה | קשת טיפוסית לאחר 12 חודשים |
|---|---|---|---|---|
| 600 מ"מ | 400 מ"מ | 12:1 | נָמוּך | <3 mm |
| 800 מ"מ | 600 מ"מ | 19:1 | לְמַתֵן | 3-8 מ"מ |
| 1,000 מ"מ | 800 מ"מ | 25:1 | גָבוֹהַ | 8-14 מ"מ |
| 1,200 מ"מ | 1,000 מ"מ | 31:1 | גבוה מאוד | 12–20 מ"מ |
| 1,500 מ"מ | 1,300 מ"מ | 41:1 | חָמוּר | >20 מ"מ |
יחס בין אורך-ל-קוטר וסיכון קידה במיכלים עמוקים
כיצד הקשת משפיעה על ביצועי המחמם
מחמם קשת יוצר רווח בין התנור לקיר המיכל. הפער הוא הרחב ביותר במרכז הקשת. הנוזל במרווח עומד-אינו יכול להסתובב בחופשיות. משטח המחמם הפונה למרווח חם יותר מכיוון שהחום אינו יכול לברוח לנוזל בתפזורת.
טמפרטורת פני השטח הגבוהה מאיצה את פירוק PTFE, שקיעת אבנית וחדירה. אזור הקשת הופך לחלק הראשון של המחמם שנכשל.
הקשת משנה גם את דפוס הזרימה בצד התהליך של המחמם. משטח המחמם אינו מקביל יותר לקיר, וחלוקת הזרימה הופכת לא אחידה. לאזורים שבהם הפער צר יש מהירות גבוהה יותר; האזורים שבהם הפער רחב הם בעלי מהירות נמוכה יותר. הזרימה הלא אחידה יוצרת חוסר אחידות בטמפרטורה- במיכל.
מניעת דפורמציה בקשת
המניעה היעילה ביותר היא להגביר את קשיחות המחמם. נדן עבה יותר מתנגד לקידה טוב יותר מאשר דק. הגדלת עובי דופן המעטפת מ-2.0 מ"מ ל-2.5 מ"מ מפחיתה את הקשת ב-30-40%.
הוספת צלעות קשיחות פנימיות או צינור תמיכה מרכזי מגבירה את הקשיחות מבלי להוסיף משקל משמעותי. הצלעות ניתנות לרתך או לחיבור לאלמנט הפנימי וניתן לכוון אותן לאורך המחמם.
עיצוב הרכבה גמיש מתאים להתרחבות תרמית מבלי להטיל את האילוצים הגורמים לקידה. חורים מחורצים, תושבות קפיציות-או תושבת הזזה מאפשרים למחמם להתרחב ולהתכווץ מבלי להתכופף.
| אמצעי מניעה | השפעה על קשת | יישום | עֲלוּת |
|---|---|---|---|
| נדן עבה יותר, 2.5 מ"מ | הפחתה של 30-40%. | עיצוב תנור חימום | לְמַתֵן |
| צלעות פנימיות מתקשות | הפחתה של 40-60%. | ייצור תנור חימום | לְמַתֵן |
| חורי הרכבה מחורצים | הפחתה של 20-35%. | עיצוב הרכבה | נָמוּך |
| תושבות קפיציות- | הפחתה של 30-50%. | עיצוב הרכבה | גבוה יותר |
אמצעי מניעה לעיוות חרטום במיכלים עמוקים
כאשר קידה מעידה על בעיית עיצוב
תנור חימום מתכופף למרות נדן עבה יותר והרכבה גמישה מעידים על כך שעומק המיכל ואורך המחמם אינם מתאימים לעיצוב התנור. תצורת מחמם טבילה מותאמת אישית מסוג PTFE עם מעטה עבה יותר, צלעות קשיחות פנימיות ועיצוב הרכבה גמיש נותנת מענה לשורש הקידה. תהליך המפרט דורש את עומק המיכל, טווח מפלס הנוזל, אורך המחמם, טמפרטורת הפעולה והספק הנדרש. עבור מתקנים עם מיכלי אנודיזציה עמוקים, גישה ספציפית ליישום-מפחיתה את עיוות החרטום ומאריכה את חיי השירות של המחמם.
