Γιατί πρέπει να αποφεύγετε τη χρήση συρματόσχοινων απευθείας σε θερμαντήρα PFA κατά την εγκατάσταση για να αποτρέψετε το ράγισμα της εσοχής;

Οι μεγάλοι θερμαντήρες PFA, ιδιαίτερα οι μακριές και βαριές θερμάστρες (μήκους 2–3 m, βάρος 10–20 κιλών) συνήθως ανυψώνονται και τοποθετούνται στη δεξαμενή με συρματόσχοινα ή ανυψωτικά με αλυσίδα από τους εγκαταστάτες. Η άμεση επαφή μεταξύ του χαλύβδινου συρματόσχοινου και της θήκης PFA προκαλεί τοπική υψηλή θλιπτική τάση. Η περιοχή επαφής του συρματόσχοινου (μονόκλωνα διαμέτρου 1-2 mm) είναι ελάχιστη και δημιουργεί πιέσεις 10-50 MPa κάτω από το βάρος του θερμαντήρα. Η αντοχή θλίψης του PFA σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 12-15 MPa. Το συρματόσχοινο κάνει εσοχές στην επιφάνεια PFA δημιουργώντας μόνιμη παραμόρφωση εμφανή ως αυλακώσεις ή σημάδια. Αυτές οι εσοχές παρέχουν συγκεντρώσεις τάσης που λειτουργούν ως θέσεις έναρξης για ρωγμές κατά τη διάρκεια μεταγενέστερου κύκλου θερμοκρασίας ή έκθεσης σε χημικά. Οι ρωγμές αναπτύσσονται από το σημείο κατάθλιψης μέσω του τοιχώματος PFA προκαλώντας πρόωρη κατάρρευση. Η ασφαλής μέθοδος είναι η χρήση υφασμάτινων ιμάντων (πλέγμα από νάιλον ή πολυεστέρα, ελάχιστο πλάτος 50 mm) ή δοκούς ανύψωσης με επένδυση. Ποτέ μην επιτρέπετε την επαφή των συρματόσχοινων με το PFA. Τα ευρήματα πεδίου υποδεικνύουν ότι οι θερμαντήρες που ανυψώθηκαν με συρματόσχοινο είχαν 3-5 φορές υψηλότερους ρυθμούς έναρξης ρωγμών στα σημεία εσοχής από τους θερμαντήρες που ανυψώθηκαν με υφασμάτινη σφεντόνα.

Συμπεριφορά εσοχής και ανάπτυξη ρωγμών
Όταν ένα συρματόσχοινο (διάμετρος 6 mm, δομή 6×19) φέρει το βάρος ενός θερμαντήρα 15 kg, η δύναμη κατανέμεται στα σημεία επαφής. Η επιφάνεια επαφής ενός περιτυλίγματος είναι συνήθως 50-200 mm2. Η θλιπτική τάση είναι 0,5–3,0 MPa κάτω από το σημείο διαρροής. Αλλά ο θερμαντήρας δεν παραμένει στάσιμος κατά την ανύψωση. Η αιώρηση, η πρόσκρουση και η ανομοιόμορφη κατανομή φορτίου δημιουργούν μέγιστες τοπικές τάσεις 3-10x κατά μέσο όρο. Μια παροδική κρούση (ανυψωτικό τράνταγμα) 50 kg σε σημείο επαφής κλώνου 1 mm 2 παράγει 500 MPa σε απόσταση μεγαλύτερη από τη θλιπτική αντοχή του PFA. Το PFA παραμορφώνεται πλαστικά και αφήνει μόνιμη κοιλότητα βάθους 0,1-0,5 mm. Η γρήγορη παραμόρφωση προκάλεσε σκλήρυνση εργασίας του πολυμερούς στο κάτω μέρος της εσοχής και μικρορωγμές. Το τοίχωμα αραιώνεται τοπικά από την κατάθλιψη. Ένα βαθούλωμα 0,3 mm σε τοίχο 2,0 mm μειώνει το υπόλοιπο πάχος στα 1,7 mm.

Το PFA διογκώνεται και συμπιέζεται κατά τη διαδοχική θερμική ανακύκλωση (απενεργοποίηση/ενεργοποίηση θερμαντήρα). Η εσοχή είναι ένας συμπυκνωτής τάσης με θεωρητικό συντελεστή συγκέντρωσης τάσεων (Kt) 3–10, ανάλογα με την ευκρίνεια του βαθουλώματος. Ένα ομαλό βαθούλωμα (Kt ≈ 3) αυξάνει την ονομαστική θερμική τάση (2–4 MPa) σε 6–12 MPa, πλησιάζοντας την αντοχή διαρροής. Μια απότομη εσοχή (Kt≈8) αυξάνει την τάση στα 16–32 MPa, η οποία είναι μεγαλύτερη από την αντοχή διαρροής και οδηγεί στην εμφάνιση ρωγμών. Η ρωγμή διαδίδεται μέσω του πάχους του τοιχώματος από τον πυθμένα του βαθουλώματος σε 100-1000 θερμικούς κύκλους συνήθως. Σε χημικό περιβάλλον, το κάταγμα προάγεται από την περιβαλλοντική διάσπαση καταπόνησης (ESC). Ένας θερμαντήρας που μπορεί να διαρκέσει 10.000 κύκλους χωρίς εσοχή θα μπορούσε να αποτύχει σε 500 κύκλους εάν είχε βαθούλωμα με συρματόσχοινο.

Σωστοί τρόποι ανύψωσης
Μέθοδος ανύψωσης Πίεση επαφής (τυπική, MPa) Κίνδυνος εσοχής Ταχύτητα έναρξης ρωγμών (σε σύγκριση με υφασμάτινη σφεντόνα) Συνιστάται για εσάς
Wire rope sling (6 mm) straight 10-50 (immediate), >100 στην επαφήΠολύ υψηλό 3-5× υψηλότερο Ποτέ
Στενοσυρματόσχοινο με ελαστικό σωλήνα (τοίχωμα 10 mm) 2–5 Μεσαίο (συμπιέζεται ο σωλήνας, αλλά το σύρμα μπορεί να κοπεί) 2–3× υψηλότερο Μόνο προσωρινό
Άμεση αλυσιδωτή σφεντόνα 20–100Πολύ υψηλή 5–8 φορές υψηλότερη Ποτέ Nylon σφεντόνα ιστού (πλάτος 25 mm) 0,5 – 1,0 Χαμηλή 1,0× (γραμμή βάσης)λίγη ελαφριά θέρμανση
Νάιλον σφεντόνα ιστού (πλάτος 50 mm) 0,2–0,5 Πολύ χαμηλή 0,8-1,0 x Τυπική για τους περισσότερους θερμαντήρες
Ειδική δοκός ανύψωσης με επένδυση<0.1 Negligible <0.5×Heavy, long, or crucial heaters
Αρ. μαξιλαριού ανύψωσης υπό κενό (δεν έρχεται σε επαφή) Κανένα 0× Μόνο ίσια λεία τμήματα
Υφασμάτινη σφεντόνα, επικάλυψη PTFE ή PFA 0,2–0,5 Πολύ χαμηλή 0,8–1,0× Χημικά φυτά (αποφύγετε τη μόλυνση)
Επιθεώρηση & Αποκατάσταση
Ελέγξτε προσεκτικά το περίβλημα πριν από την εγκατάσταση, εάν ο θερμαντήρας PFA έχει ανυψωθεί με συρματόσχοινο. Χρησιμοποιήστε μεγέθυνση 5-10 x και έντονο φως. Αναζήτηση για:

Ορατές εσοχές ή αυλακώσεις (μετακινήστε τα δάχτυλα πάνω από την επιφάνεια, τα βαθουλώματα είναι απτά)

Λεύκανση από στρες (λευκά ή μουντά μπαλώματα γύρω από την εσοχή που προκαλούνται από μικρορωγμές)

Ανυψωμένα γρέζια ή μετατοπισμένο υλικό στην άκρη του βαθουλώματος

Οποιαδήποτε ζημιά πάνω από 0,2 mm ή λεύκανση λόγω πίεσης είναι λόγος απόρριψης του θερμαντήρα. Ένας θερμαντήρας με ελάχιστες επιφανειακές σημάνσεις (βάθος 0,1 mm, χωρίς λεύκανση) μπορεί να είναι κατάλληλος για σέρβις χαμηλής καταπόνησης (<80°C, no thermal cycling), but should be monitored. Any heater showing any visible indentation should be rejected for critical service. The cost of a replacement heater (500-2,000) is far less than the cost of a failure due to a wire rope dent (5,000-50,000 in downtime and product loss).

Δύο μέθοδοι αποκατάστασης μετριάζουν τον κίνδυνο απουσίας απόρριψης: (1) Γυαλίστε την περιοχή της εσοχής με λεπτό γυαλόχαρτο (400-600 grit) για να αφαιρέσετε τη λεύκανση από την πίεση και τις λείες τραχιές άκρες. Γυάλισμα ρηχών (βάθος κοπής < 0,1 mm). (2) Τοποθετήστε ένα κομμάτι ταινίας PFA ή PTFE στο βαθούλωμα για να χρησιμεύσει ως δευτερεύον φράγμα. Καμία αποκατάσταση δεν επιστρέφει πλήρη δύναμη. Ο θερμαντήρας διατρέχει αυξημένο κίνδυνο.

Έρευνα πεδίου
Έξι πανομοιότυποι θερμαντήρες PFA (μήκους 2,5 m, 12 kg, τοίχος 2,0 mm) τοποθετήθηκαν σε έξι δεξαμενές επιμετάλλωσης σε μια χημική εταιρεία. Τρεις θερμαντήρες ανυψώθηκαν χρησιμοποιώντας νάιλον ιμάντες (πλάτους 50 mm). Μετά από αίτημα της εγκατάστασης, τρεις θερμάστρες ανυψώθηκαν με συρματόσχοινα (διαμέτρου 10 mm). Όλοι οι θερμαντήρες λειτουργούσαν στους 85 βαθμούς σε 15% H2SO4 με καθημερινό θερμικό κύκλο (25 βαθμούς έως 85 βαθμούς). Μετά από 18 μήνες, και οι τρεις θερμάστρες που ανυψώθηκαν με συρματόσχοινο παρουσίασαν ρωγμές στις περιοχές εσοχής, όπως επιβεβαιώθηκε από την πτώση της αντίστασης μόνωσης (<10 MΩ) and ocular inspection. Two failed in a big way (ground fault). The three heaters, raised using nylon slings, were free of fractures and had an insulation resistance >200 MΩ. Η εγκατάσταση άλλαξε τη μέθοδο εγκατάστασής της για να αποτρέψει τη χρήση συρματόσχοινων και επέβαλε τη χρήση υφασμάτινων ιμάντων για όλες τις εγκαταστάσεις θέρμανσης PFA. Το ποσοστό αποτυχίας έπεσε σχεδόν στο μηδέν.

Συμπέρασμα: Δεν επιτρέπονται οι σφεντόνες συρματόσχοινων PFA
Οι ιμάντες συρματόσχοινων δεν πρέπει να έρχονται σε άμεση επαφή με θερμαντήρα PFA κατά την εγκατάσταση. Η υψηλή εντοπισμένη θλιπτική τάση (10-100+ MPa) προκαλεί μόνιμες εσοχές που λειτουργούν ως συγκεντρωτές τάσεων που μειώνουν τη διάρκεια ζωής του κύκλου θερμότητας κατά 70-90% και προκαλούν ρωγμές που διαδίδονται στον τοίχο. Μην χρησιμοποιείτε ποτέ υφασμάτινες ιμάντες (πλέγμα από νάιλον ή πολυεστέρα, ελάχιστο πλάτος 50 mm) ή δοκούς ανύψωσης με επένδυση. Όπου οι περιορισμοί χώρου απαιτούν τη χρήση συρματόσχοινων ή αλυσίδων, η σφεντόνα θα πρέπει να είναι γεμισμένη με επένδυση από καουτσούκ ή σιλικόνη, πάχους τουλάχιστον 10 mm και η τάση να διατηρείται στο ελάχιστο. Ακόμη και με επένδυση, ελέγξτε για εσοχές πριν την εγκατάσταση. Δεν αξίζει να ρισκάρεις μια θερμάστρα 1.000 για μια σφεντόνα 20 συρματόσχοινων. Ο τρόπος εγκατάστασης είναι εξίσου σημαντικός για τη διάρκεια ζωής του θερμαντήρα με τις προδιαγραφές του υλικού. Συμπεριλάβετε μεθόδους ανύψωσης στα έγγραφα προμηθειών και στους εγκαταστάτες αμαξοστοιχίας Λίγα λεπτά φροντίδας τη στιγμή της εγκατάστασης εξοικονομούν μήνες από περιττούς χρόνους διακοπής λειτουργίας. Το Wire Rope και το PFA δεν πάνε μαζί. Αν αφήσει σημάδι, σημαίνει ότι ο θερμαντήρας είναι καταδικασμένος να αστοχήσει νωρίς.