Разрушение, вызванное усталостным растрескиванием, относится к футеровке из PFA, выдерживающей повторяющиеся циклические нагрузки, включая колебания давления, изменения температуры, механическую вибрацию и воздействие жидкости во время длительной-службы. Микроскопические усталостные трещины зарождаются в местах концентрации напряжений внутри слоя фторопласта. По мере накопления циклов нагружения трещины постепенно расширяются в окружном и осевом направлениях, в конечном итоге проходя по всей толщине футеровки и образуя трещины. Коррозионная среда проникает в щель трещины и проникает в связующую прослойку, вызывая отслаивание большой-площади футеровки, коррозию основной трубы и утечку внешней среды. Данное повреждение относится к накопительным усталостным повреждениям при циклических нагрузках, которые часто возникают при частом запуске-остановке обогрева циркуляционных трубопроводов и трубопроводов с явной пульсацией давления.
1. Механизм возникновения и расширения усталостных трещин.
Полимерный материал PFA будет создавать переменные растягивающие и сжимающие напряжения внутри при повторяющемся повышении и падении температуры, а также повышении и понижении давления. Мельчайшие дефекты, такие как микроцарапины, неравномерность толщины и углы отбортовки корня, становятся точками концентрации напряжений. При каждой циклической нагрузке кончик микротрещины слегка растягивается и расширяется. После десятков тысяч циклических операций трещина по длине проникает во всю стенку футеровки. Как только футеровка треснет, напряжение, первоначально приходившееся на всю футеровку, концентрируется на краю трещины, ускоряя разрушение. В отличие от однократного-хрупкого повреждения, вызванного гидроударом, усталостное разрушение представляет собой медленный процесс развития повреждения под действием периодического повторяющегося воздействия с сильным скрытым эффектом на ранней стадии.
2. Типичные позиции, подверженные усталостным повреждениям
Корень отбортовки фланца с резким переходом и длительным-переменным зажимающим растягивающим напряжением;
Колено и тройники с неравномерным распределением напряжений и повторяющимся воздействием потока;
Участки трубопроводов вблизи поршневых насосов с постоянной пульсацией давления и вибрационным возбуждением;
Тонкие-участки облицовки стен с недостаточными конструктивными припусками и слабыми противо-усталостными характеристиками;
Сварочный ремонт и положение заплат вторичной футеровки с непостоянными характеристиками нагрузки на материал.
3. Основные факторы, ускоряющие усталостное разрушение
Частый запуск, остановка и регулировка давления системы, приводящие к высокочастотным-циклическим нагрузкам;
Сильная пульсация давления в трубопроводе без буфера и оборудования стабилизации давления;
Обработка футеровки оставляет острые углы, царапины и дефекты отклонения по толщине;
Жесткая фиксация трубопровода без допуска смещения, термическая деформация создает вынужденные знакопеременные напряжения;
Длительная-непрерывная циклическая работа без регулярного отдыха для снятия внутреннего напряжения материала.
4. Полные-технические меры по предотвращению и контролю ссылок
① Оптимизация логики работы, чтобы уменьшить ненужный частый запуск-остановку и быструю регулировку давления.
Кардинально сократить количество циклических стрессовых нагрузок.
② Установите буферные резервуары давления и демпферы пульсаций на выходах насосов для стабилизации колебаний давления в трубопроводе.
Устраните переменную нагрузку, возникающую из-за скачка давления жидкости.
③ Принять переход по дуговому скруглению для всех структурных углов футеровки и строго контролировать однородность толщины футеровки.
Устранить источник концентрации стресса на этапе производства.
④ Сконфигурируйте скользящие опоры и компенсаторы, чтобы сохранить пространство смещения при тепловом расширении.
Избегайте вынужденной деформации, вызывающей дополнительное циклическое напряжение.
⑤ Проводить периодический эндоскопический осмотр и ультразвуковое сканирование толщины уязвимых трубопроводных фитингов.
Фиксируйте усталостные микротрещины до-прорыва стены.
5. Сравнительная таблица эффективности профилактики
表格
| Режим работы и производства | Риск усталостных трещин | Предложение по применению |
|---|---|---|
| Частое быстрое переключение + отсутствие буферизации давления + конструкция облицовки с острым-углом | Утечка в результате кольцевого трещинообразования возникает после длительной-циклической работы. | Добавить оборудование для стабилизации давления и заменить стандартные закругленные фитинги с переходной облицовкой. |
| Оптимизированная блокировка запуска-остановки + конфигурация поглощения пульсаций + стандартизированный процесс формирования футеровки | Эффективно замедляет возникновение и скорость распространения трещин. | Типовые технические условия на проектирование системы трубопроводов отопления с футеровкой из ПФА циклического действия |
| Модифицированный-усталостно-модифицированный материал PFA + онлайн-мониторинг давления и вибрации в-времени + ежегодная внутренняя дефектоскопия | Чрезвычайно низкая усталостная прочность футеровки, скрытая опасность разрыва и утечки | Предпочтительная схема для периодического периодического производства анти-антикоррозионной отопительной сети |
Заключение
Усталостное разрушение футеровки PFA вызвано периодическими знакопеременными напряжениями, вызывающими зарождение трещин и прогрессивное расширение дефектов с концентрацией напряжений. Основные идеи по предотвращению включают снижение частоты циклических нагружений, устранение воздействия пульсации давления, оптимизацию структуры футеровки во избежание концентрации напряжений, снятие температурных напряжений и проведение регулярного контроля внутренних дефектов. Управление всем-замкнутым-циклом программы управления, подбором принадлежностей трубопровода, контролем качества заводского изготовления футеровки и ежедневным осмотром оборудования может предотвратить незапланированные остановки и аварии, связанные с утечкой среды, вызванные усталостным разрушением нагревательных труб с футеровкой из PFA.
