Разрушение при холодном хрупком разрушении относится к футеровке из PFA, работающей в условиях сверх-низкой температуры, намного ниже минимально допустимой температуры эксплуатации. Подвижность молекулярных цепей фторопласта резко снижается, ударная вязкость материала резко снижается и переходит в жестко-хрупкое состояние. При небольших колебаниях давления, вибрации трубопровода или незначительном внешнем воздействии в футеровке образуются сеткообразные-ломкие трещины и фрагментарные отслаивания. Коррозионная среда проникает в щели трещин и разрушает стальную опорную трубу, а отслоение футеровки большой-площади непосредственно блокирует канал потока трубопровода. Это повреждение, связанное с охрупчиванием при низких- температурах, чаще всего возникает в трубопроводах, открытых для эксплуатации в суровых холодных регионах, в криогенных технологических процессах, в трубопроводах и системах с внезапным быстрым охлаждением.
1. Низко-механизм охрупчивания и фрагментации при низких температурах
PFA основан на гибком скольжении длинных молекулярных цепей полимера для поддержания прочности и ударопрочности при нормальных температурных условиях. Когда температура окружающей среды сильно падает, тепловое движение молекулярных цепей сильно ограничивается, сегменты цепей не могут свободно скручиваться и деформироваться для рассеивания внешнего напряжения. Материал теряет способность к пластической деформации и становится хрупким; даже небольшая внешняя нагрузка вызовет возникновение трещин и быстрое расширение. В отличие от термического окислительного старения, которое безвозвратно разрушает молекулярную структуру, хладноломкость представляет собой обратимое изменение физического состояния в краткосрочной перспективе, но если трещины уже образовались после хрупкого разрушения, повреждение становится необратимым и не может быть восстановлено после повторного повышения температуры.
2. Типичные положения, подверженные хладноломкому повреждению.
Воздушные наружные трубопроводы без теплоизоляционной защиты в условиях низких-зимних температур;
Участки трубопроводов, транспортирующие криогенный хладагент и низкотемпературные технологические материалы в течение длительного времени;
Глухие трубы и тупики со статической средой, быстро остывающей при отключении системы;
Отводы, переходники и другая-трубопроводная арматура, подвергающаяся концентрированным нагрузкам, со слабой ударной вязкостью при низких-температурах;
Заплаты для ремонта футеровки и участки тонких-стенок, более чувствительные к хрупкости, вызванной температурой-.
3. Основные факторы, ускоряющие хрупкое разрушение
В конструкции не учитываются условия работы при низких-температурах, поэтому выбран обычный PFA без низко-модификации;
Для наружных и криогенных трубопроводов не предусмотрена полная теплоизоляция и незамерзающий внешний слой обертывания;
Аварийное отключение системы приводит к быстрому охлаждению остаточной среды внутри трубопровода за короткий период;
Толщина локальной футеровки слишком мала, и ей не хватает достаточного припуска на структурную прочность при низких-температурных нагрузках;
Внешние механические удары и вибрация накладываются на хрупкую футеровку при низких-температурах, вызывая растрескивание.
4. Полные-технические меры по предотвращению и контролю ссылок
① Использование низкотемпературной, закаленной модифицированной PFA футеровки для проектов в криогенных и суровых холодных условиях.
Улучшите минимальную температуру охрупчивания материала по сравнению с уровнем формулы.
② Оберните полный комплект теплоизоляции и защитной оболочкой от-замерзания всех открытых участков трубы.
Изолируйте низкие-потери тепла окружающей среды и поддерживайте рабочую температуру футеровки выше точки хрупкости.
③ Сформулировать процедуры остановки работы по предотвращению-замерзания для удаления остатков жидкости из трубопроводов.
Избегайте среднего статического охлаждения и отверждения футеровки при низких-температурах.
② Соответствующим образом увеличьте расчетную толщину облицовки легко нагруженных фитингов, таких как колена и тройники.
Повысьте структурную жесткость и защиту от-низких температур-растрескивания.
⑤ Избегайте сильных ударов и ударов во время технического обслуживания и подъема, когда трубопровод находится при низкой температуре.
Не допускайте возникновения хрупких трещин из-за внешней силы.
5. Сравнительная таблица эффективности профилактики
表格
| Режим защиты материала и термозащиты | Риск холодного хрупкого разрушения | Предложение по применению |
|---|---|---|
| Обычная футеровка из PFA + без теплоизоляции + удержание жидкости при остановке | Течь на фрагменты футеровки происходит после падения температуры в холодное время года. | Замените облицовку, устойчивую к низким-температурам, и добавьте внешнюю теплоизоляционную конструкцию. |
| Облицовка, модифицированная при низких-температурах + полная защита от-замерзания + стандартизированная операция опорожнения | Эффективно предотвращает блокировку молекулярной цепи и хрупкое растрескивание при низкой температуре. | Типовые технические условия на проектирование трубопроводов отопления с футеровкой из ПФА для холодных зон и криогенных сред. |
| Выборочное испытание на воздействие низких-температур + мониторинг температуры трубопровода в-режиме реального времени + регулярный визуальный осмотр | Чрезвычайно низкая хрупкая фрагментация и скрытая опасность засорения трубопровода. | Предпочтительная схема северной наружной и криогенной технологической антикоррозионной сети обогрева трубопроводов |
Заключение
Хрупкое разрушение футеровки из PFA вызвано сверх-низкой температурой, ограничивающей движение молекулярных цепей, в результате чего материал теряет ударную вязкость и склонен к хрупкому растрескиванию под напряжением. Основные профилактические меры включают выбор модифицированных облицовочных материалов, устойчивых к низким-температурам, добавление теплоизоляционной защиты от-замерзания, стандартизацию дренажа при отключении для предотвращения статического охлаждения, увеличение толщины уязвимых частей и избежание внешнего воздействия в условиях низких-температур. Полный-замкнутый-процесс управления индивидуальным выбором материалов, конструкцией внешней защиты трубопровода и ежедневными эксплуатационными спецификациями может исключить фрагментацию футеровки и несчастные случаи, связанные с коррозией подложки, вызванные низко-охрупчиванием нагревательных труб с футеровкой из PFA.
