Fi proċessi kimiċi tal-lott, manifattura farmaċewtika, jew sistemi b'tħaddim intermittenti, l-iskambjaturi tas-sħana PTFE spiss iwettqu b'mod affidabbli għal snin sakemm jitfaċċaw fallimenti f'daqqa. Jidhru xquq fil-ġonot ta' tubu-ma-tubesheet, tul il-liwjiet tat-tubi, jew ħdejn l-annessi tal-flanġ, mingħajr ebda evidenza ta' korrużjoni, fouling, jew attakk kimiku. L-ispezzjoni tiżvela ksur nodfa u fraġli tipiċi ta 'għeja, u l-mudell jindika eskursjonijiet ripetuti fit-temperatura waqt l-istartjar, għeluq, jew bidliet fiċ-ċiklu. Iċ-ċikliżmu termali joħroġ bħala l-kawża ewlenija, li jimponi stress kumulattiv li eventwalment jaqbeż il-limitu ta 'reżistenza tal-materjal. L-inġiniera mekkanika u tal-proċess jeħtieġ li jifhmu dan il-mekkaniżmu biex jagħrfu għaliex varjazzjonijiet fit-temperatura apparentement beninni jistgħu juru li jagħmlu ħsara lill-komponenti PTFE.
PTFE jippossjedi koeffiċjent għoli ta 'espansjoni termali-madwar 100–120 × 10⁻⁶/ grad -bejn wieħed u ieħor għaxar darbiet akbar minn dak ta' l-istainless steel jew materjali oħra tal-qoxra ta 'skambjatur komuni. Waqt it-tisħin, it-tubi PTFE itawlu b'mod sinifikanti; waqt it-tkessiħ, huma jikkuntrattaw b'ammont korrispondenti. Meta din l-espansjoni u l-kontrazzjoni ħielsa tiltaqa' ma' restrizzjonijiet-folji ta' tubi riġidi, konnessjonijiet ta' pajpijiet fissi, jew flanġijiet boltjati-stress kompressivi u tensili jiżviluppaw. L-espansjoni differenzjali bejn it-tubi tal-fluworopolimeru u l-qoxra metallika jew il-folja tat-tubi toħloq tagħbijiet ta 'shear u liwi f'interfaces. Matul ċikli multipli, dawn l-istress ċikliku jakkumulaw, u jibdew qsim tal-għeja fejn jeżistu konċentrazzjonijiet ta 'stress.
Il-fiżika ssegwi prinċipji ta 'għeja stabbiliti. Kull ċiklu termali japplika medda ta 'strain proporzjonali għat-tbandil tat-temperatura u l-koeffiċjent ta' nuqqas ta 'qbil ta' espansjoni termali. In-natura viscoelastic tal-PTFE iżżid il-kumplessità: f'temperaturi elevati, il-materjal juri creep taħt tagħbija sostnuta, illaxkar tal-istress inizjali, biss biex jiżviluppa stress tensili residwu mat-tkessiħ. It-tagħbija ripetuta tnaqqar il-ħajja tal-għeja, partikolarment f'reġjuni ta 'diskontinwità ġeometrika. Il-ġonot tat-tubu-għal-tubesheet jesperjenzaw shear għoli minħabba interfaces magħqudin jew estiżi mekkanikament; liwjiet U-sharp jikkonċentraw mumenti ta 'liwi; l-għenuq tal-flanġ u t-tranżizzjonijiet tal-qoxra jaraw tensjonijiet taċ-ċrieki u assjali minn espansjoni radjali ristretta. Ix-xquq tipikament jibdew f'dawn il-postijiet ta'-tensjoni għolja, li jxerrdu perpendikolari għad-direzzjonijiet prinċipali tal-istress, u ħafna drabi juru marki tal-bajja karatteristiċi ta' falliment progressiv ta' għeja.
Postijiet l-aktar suxxettibbli għall-qsim tal-istress termali jinkludu:
Tubu-għal-ġonot tal-folji tat-tubi, fejn l-espansjoni differenzjali tqassam il-bond jew is-siġill tal-espansjoni.
Il-quċċata u r-riġlejn ta' U-liwjiet, soġġetti għal liwi ripetut.
Ħdejn il-konnessjonijiet tal-flanġ jew appoġġi fissi, fejn ir-riġidità tal-pajpijiet trażżan il-moviment tal-qoxra.
Żoni ta' tranżizzjoni bejn il-qatet tat-tubi u l-qoxra, speċjalment f'disinji ta'-tubesheets fissi.
L-istrateġiji ta 'prevenzjoni jiffokaw fuq l-akkomodazzjoni tal-espansjoni u l-minimizzazzjoni tal-amplitudnijiet tal-istress. Id-disinji tar-ras li jżommu f'wiċċ l-ilma jew il-folji tat-tubi li jżommu f'wiċċ l-ilma jippermettu tarf wieħed tal-qatta 'jiċċaqlaq assjali, u jtaffu l-istress lonġitudinali. Gzuz ta 'tubi U-inerenti jipprovdu flessibilità, peress li t-tubi mgħawġa jassorbu l-espansjoni mingħajr ma jittrażmettu tagħbijiet eċċessivi għal tubi-titjib tad-disinn komuni għas-servizz taċ-ċikliżmu. Arranġamenti tal-pajpijiet għandhom jevitaw-restrizzjoni żejda tal-iskambjatur; konnetturi flessibbli, linji ta 'espansjoni, jew minfaħ fil-linji tad-dħul/ħruġ jippermettu moviment. Il-prevenzjoni ta' xokk termali teħtieġ rati ta' rampa kkontrollati: is-sekwenzi gradwali ta' tisħon-u tkessaħ-li jillimitaw gradjenti temporanji li jamplifikaw l-istress. Fil-prattika, regola sempliċi hija li tippermetti li l-iskambjatur jisħon gradwalment, speċjalment jekk il-fluwidu tal-proċess jiġi introdott kiesaħ, ħafna drabi billi jibda bi fluss baxx jew utilitajiet ta 'tisħin minn qabel. Il-proċeduri operattivi jistgħu jkomplu jnaqqsu s-severità taċ-ċikliżmu billi jżommu temperaturi minimi ta' standby waqt ħinijiet ta' waqfien qosra.
Miżuri addizzjonali jinkludu l-ispeċifikazzjoni ta' fillers ta'-espansjoni aktar baxxi f'PTFE rinfurzat fejn ikun fattibbli, għalkemm kisi ta' PTFE pur jibqgħu komuni għar-reżistenza għall-korrużjoni. L-analiżi tal-elementi finiti waqt id-disinn tevalwa d-distribuzzjonijiet tal-istress taħt tibdiliet fit-temperatura antiċipati, jiggwidaw l-għażla tal-materjal u l-konfigurazzjonijiet ta 'appoġġ. Termografija regolari jew strain gauging waqt it-tħaddim jistgħu jimmonitorjaw għal sinjali bikrija ta 'diffikultà f'installazzjonijiet kritiċi.
Iċ-ċikliżmu termali jikkostitwixxi stressur kumulattiv li għandu jiġi ġestit permezz ta 'disinn maħsub u tħaddim dixxiplinat biex tiġi ppreservata l-integrità tal-iskambjatur tas-sħana PTFE. Billi tindirizza l-koeffiċjent tad-diskrepanzi tal-espansjoni termali, l-inkorporazzjoni tal-flessibbiltà, u l-prevenzjoni ta 'xokk termali, ir-riskji tal-qsim tal-għeja jonqsu b'mod sinifikanti. Għal proċessi b'ċikliżmu frekwenti, il-konsultazzjoni mal-manifattur dwar disinji ta' espansjoni-tolleranti-bħal konfigurazzjonijiet ta' ras f'wiċċ l-ilma jew U-tubi-huwa investiment għaqli, li jiżgura affidabilità-fit-tul u jimminimizza qtugħ mhux ippjanat.
