Ix-Xaqq Li Jidher Wara Mijiet ta' Ċikli
Coil ta 'immersjoni ta' l-istainless steel f'banju ta 'pickling topera bejn 25 grad u 80 grad bħala ċiklu ta' lottijiet ta 'produzzjoni. Wara bejn wieħed u ieħor 400 ċiklu termali, jidher tnixxija ta 'pinhole f'ħjata ta' weldjatura. Il-coil għandu inqas minn sentejn. Il-ħxuna tal-metall bażi tibqa 'adegwata. Il-falliment huwa lokalizzat preċiżament fil-ġonta wweldjata.
Dan il-mudell ta' falliment huwa komuni fil-ħwienet tal-kisi, fil-linji tal-pikles, u fl-operazzjonijiet ta' tħin kimiku fejn l-iskambjaturi tas-sħana jesperjenzaw ċikli termali ripetuti aktar milli tħaddim fi stat fiss-. Il-mekkaniżmu huwa għeja termali, ikkonċentrata fil-diskontinwitajiet metallurġiċi maħluqa mill-iwweldjar.
Għaliex Weld Seams jikkonċentraw Stress Termali
Ħjata ta 'weldjatura hija differenti minn metall bażiku fi tliet modi kritiċi. Il-metall tal-mili tal-weldjatura għandu kompożizzjoni kimika kemmxejn differenti, u joħloq koppja galvanika f'ambjenti korrużivi. Iż-żona tas-sħana-affetwata ħdejn il-weldjatura bidlet l-istruttura tal-qamħ b'duttilità mnaqqsa. Il-ġeometrija tal-weldjatura toħloq konċentrazzjoni tal-istress fin-naħa ta 'wara tal-weldjatura fejn ir-rinfurzar jiltaqa' mal-metall bażiku.
Meta coil metalliku ta 'immersjoni jisħon minn 25 grad sa 80 grad, l-espansjoni termali tiġġenera stress kompressiv. Mat-tkessiħ, l-istress jaqleb għal tensili. Il-ġonta wweldjata, bid-differenzi mikrostrutturali tagħha u l-konċentrazzjoni ta 'stress ġeometrika, takkumula tensjoni tal-plastik ma' kull ċiklu.
Wara ċikli suffiċjenti, il-mikro-xquq jibdew fil-wild tal-weldjatura. L-ambjent tal-proċess korrużiv jaċċellera l-propagazzjoni tax-xquq. Ix-xquq eventwalment jippenetra l-ħxuna tal-ħajt, u tnixxi fluwidu tal-proċess fil-kondensat tal-fwar jew viċi versa.
Tabella 1: Reżistenza għall-Għeja Termali tal-Metodi ta 'Kostruzzjoni tal-Iskambjatur tas-Sħana
| Metodu ta' Kostruzzjoni | Ħjatat tal-Weldjatura Preżenti | Fattur ta 'Konċentrazzjoni ta' Stress | Ċikli Tipiċi għal Falliment (ΔT=55 grad ) |
|---|---|---|---|
| Coil iwweldjat SS 316L | Iva (multipli) | 2.5-3.5 f'toe tal-weldjatura | 300-800 |
| Coil tat-titanju wweldjat | Iva (multipli) | 2.0-3.0 f'toe tal-weldjatura | 500-1,200 |
| Ram brazed-nikil | Iva (multipli) | 2.0-2.8 fil-ġonta | 200-600 |
| It-tubu kollu-PTFE mingħajr saldatura | Xejn | 1.0 (uniformi) | >100,000 (l-ebda weldjatura biex ifallu) |
Fatturi ta 'konċentrazzjoni ta' tensjoni minn analiżi ta 'elementi finiti ta' ġeometriji tipiċi ta 'coil ta' immersjoni. Data tal-ħajja taċ-ċiklu minn studji tal-għeja ppubblikati u rapporti ta' fallimenti fuq il-post.
Il--Vantaġġ tal-Kostruzzjoni tal-PTFE Kollha
It-tubi ta 'l-iskambjatur tas-sħana PTFE huwa prodott permezz ta' estrużjoni tal-pejst, li joħloq tulijiet kontinwi mingħajr saldatura. M'hemm l-ebda weldjaturi, l-ebda ġonot, u l-ebda discontinuities metallurġiċi tul it-tubu. Il-materjal huwa omoġenju minn tarf sa tarf.
L-espansjoni termali fil-PTFE hija ogħla milli fil-metalli, proprjetà tipikament meqjusa bħala sfida tad-disinn. Madankollu, il-flessibilità tal-materjal takkomoda din l-espansjoni permezz ta 'deformazzjoni elastika aktar milli akkumulazzjoni ta' stress. Tubu PTFE appoġġjat sew jespandi u jikkuntratta liberament b'bidliet fit-temperatura. L-ebda konċentrazzjonijiet ta 'stress lokalizzati ma jiżviluppaw minħabba li m'hemm l-ebda discontinuities ġeometriċi jew metallurġiċi.
Ir-reżistenza għall-għeja tal-PTFE taħt tagħbija ċiklika taqbeż bil-bosta dik tal-metalli fil-medda tar-razza tipika tal-espansjoni termali. Tubi PTFE ittestjati taħt ċikliżmu flexural ripetut f'amplitudnijiet ta 'strain ekwivalenti għal espansjoni termali ta' rutina jaqbeż 100,000 ċiklu mingħajr ħsara. F'operazzjonijiet normali ta 'kisi u pickling, dan jissarraf għal għexieren ta' snin ta 'servizz mingħajr tħassib dwar l-għeja termali.
Kwistjonijiet ta' Disinn ta' Appoġġ
Il--kostruzzjoni kollha tal-PTFE telimina l-fallimenti-relatati tal-weldjatura, iżda disinn ta' appoġġ xieraq jiżgura li l-ħajja sħiħa tal-għeja tiġi realizzata. L-appoġġi għandhom jippermettu moviment axjali ħieles tat-tubi waqt l-espansjoni u l-kontrazzjoni termali. L-ikklampjar riġidu li jillimita l-espansjoni jista 'joħloq tensjonijiet tal-liwi lokalizzati li jikkonċentraw fil-punt tal-morsa.
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE huma tipikament appoġġjati minn pjanċi ta 'gwida slotted fabbrikati minn PTFE jew PVDF solidu. Is-slots huma ta 'daqs bi spazju biex jippermettu moviment axjali filwaqt li jżommu spazjar tat-tubi għat-trasferiment tas-sħana. Dan il-metodu ta 'appoġġ jelimina l-konċentrazzjoni tal-istress konġunti kklampjat-li tista' sseħħ b'frejms ta 'appoġġ metalliku.
Riżultati tal-Qasam minn Operazzjoni ta' Pickling ta' Lott
Linja tal-pikles tal-azzar li topera lott-għaqli b'ċikli ta' temperatura bejn l-ambjent u 75 grad sostitwit koljaturi tat-tisħin tat-titanju wweldjati li kienu fallew ripetutament fil-ħjatat tal-weldjatura. Il-ħajja medja tal-coil kienet ta' 11-il xahar, bil-ħsarat kollha ntraċċati għal xquq li jibdew f'żoni affettwati bis-sħana-maġenb il-weldjaturi.
L-iskambjaturi tas-sħana-PTFE kollha ġew installati bi pjanċi ta 'gwida PTFE ta' daqs għal espansjoni termali b'xejn. Wara erba 'snin ta' servizz identiku ta 'ċikliżmu termali, il-coils PTFE ma wrew l-ebda sinjali ta' qsim, l-ebda tnixxija, u prestazzjoni stabbli ta 'trasferiment tas-sħana. Il-kostruzzjoni mingħajr saldatura eliminat l-uniku mod ta 'falliment li kien illimita l-ħajja tas-servizz tal-coils preċedenti.
Sommarju
L-iskambjaturi tas-sħana metalliċi wweldjati jikkonċentraw l-istress tal-għeja termali fil-ħjatat tal-weldjatura, fejn id-differenzi mikrostrutturali u l-iskontinwitajiet ġeometriċi jibdew xquq. Taħt ċiklu termali ripetut tipiku ta 'operazzjonijiet ta' kisi u pickling tal-lott, dawn ix-xquq jinfirxu għal tnixxija f'mijiet ta 'ċikli.
Il--kostruzzjoni kollha tal-iskambjatur tas-sħana PTFE telimina dan il-mod ta' falliment. Tubi estrużi mingħajr saldatura ma fihom l-ebda weldjatura, l-ebda discontinuities metallurġiċi, u l-ebda siti ta 'konċentrazzjoni ta' stress. Il-flessibilità tal-materjal takkomoda l-espansjoni termali mingħajr ma takkumula ħsara mill-għeja. Disinn ta 'appoġġ xieraq jiżgura moviment ħieles, u jipprevjeni l-konċentrazzjoni tal-istress fil-punti ta' appoġġ.
Għal operazzjonijiet ta' lott li jesperjenzaw ħsarat fl-iskambjatur tas-sħana relatati mal-weldjatura-, analiżi tal-inġinerija għad-daqs tal-koljaturi kollha-PTFE mingħajr saldatura hija disponibbli fuq is-sottomissjoni tal-firxa tat-temperatura operattiva, il-frekwenza taċ-ċiklu, il-kimika tal-banju, u d-dimensjonijiet tat-tank.
