Неисправность экструзии при термической деформации означает, что при длительном-чередующемся цикле высоких и низких температур коэффициент линейного расширения футеровки из PFA намного больше, чем у металлической базовой трубы. Футеровка вызывает необратимую термическую усадку и деформацию расширения, выдавливается и сжимается внутри ограниченной полости трубы. Облицовка складывается, накапливается и локально деформируется, перекрывая проток трубопровода. Сильная экструзия приведет к разрыву структуры футеровки, позволит коррозионно-активной среде проникнуть в поверхность соединения и вызвать отслоение-большой площади футеровки и коррозионную утечку подложки. Этот отказ чаще всего возникает в трубопроводах с частым повышением и падением температуры, что связано с повреждением конструкции, вызванным несоответствием теплового расширения между облицовкой и основным материалом.
1. Механизм деформации термической экструзии.
Скорость термического расширения фторопласта ПФА в десятки раз выше, чем у подложек из углеродистой и нержавеющей стали. Когда система нагревается, футеровка расширяется наружу и ограничивается жесткой внутренней стенкой металлической трубы, создавая сжимающее внутреннее напряжение. Во время остановки охлаждения футеровка сжимается внутрь и не может полностью восстановиться из-за ограничений базовой трубы. Повторяющиеся температурные циклы вызывают кумулятивную пластическую деформацию футеровки. На узких участках труб и в изогнутых местах излишки футеровочного материала выдавливаются в складки и выпуклости. Сложенная область подвергается концентрированному напряжению и склонна к растрескиванию и разрывам. В отличие от старения и повреждения растворителем, этот отказ представляет собой чисто деформацию несоответствия размеров, вызванную разницей физического теплового расширения, а не химическим износом материала.
2. Типичные положения, подверженные термическому повреждению при экструзии
Переходники и секции труб переменного-диаметра с резким изменением внутреннего диаметра и простой укладкой футеровки;
Отводы и изогнутые трубопроводы с изогнутой внутренней стенкой, ограничивающей свободное расширение футеровки;
Длинные прямые трубопроводы с большой совокупной длиной расширения и сжатия;
Положения основания фланца, где футеровка закреплена на конце и сосредоточено тепловое смещение;
Частый запуск-останов трубопроводов оборудования при резких перепадах температур в каждом рабочем цикле.
3. Ключевые факторы, ускоряющие неудачу экструзии
Отсутствие резерва теплового расширения в конструкции футеровки;
Чрезмерно толстая однослойная-футеровка с большим объемом деформации расширения;
Частый быстрый нагрев и охлаждение, приводящие к резким знакопеременным напряжениям;
Концы труб полностью зафиксированы фланцевыми отбортовками для фиксации пространства смещения футеровки;
Необоснованный процесс формования спеканием, приводящий к чрезмерным внутренним остаточным напряжениям футеровки.
4. Полные-технические меры по предотвращению и контролю ссылок
① Резервные компенсационные зазоры при обработке футеровки и отбортовке
Установите соответствующий запас усадки, чтобы смягчить тепловое смещение материала PFA.
② Контролируйте разумный диапазон толщины слоя футеровки.
Избегайте слишком-толстой футеровки, которая приводит к чрезмерной деформации при изменении температуры.
③ Принять процедуры градиентного нагрева и охлаждения.
Запретите мгновенный температурный шок, чтобы уменьшить циклическое переменное напряжение.
④ Оптимизация конструкции крепления конца фланца.
Используйте плавающую ограничительную отбортовку вместо жесткой полной фиксации, чтобы обеспечить минимальное осевое скольжение.
⑤ Регулярно проводите эндоскопический осмотр на наличие складок и вздутий подкладки.
Обрежьте или замените деформированные трубопроводные фитинги до того, как произойдет засорение и разрыв.
5. Сравнительная таблица эффективности профилактики
表格
| Дизайн и режим работы | Риск сбоя термической экструзии | Предложение по применению |
|---|---|---|
| Без припуска на расширение + жесткая фиксация торца + частые температурные удары | Засорение и разрыв подкладки в складках в течение нескольких циклов запуска-остановки | Немедленно разберите и обработайте футеровку с оставленным зазором для расширения. |
| Предварительно-установленный допуск на деформацию + стандартизированное переключение температуры + периодический внутренний осмотр | Эффективно избегайте укладки и повреждения экструзии футеровки. | Стандартные производственные спецификации для трубопроводов с переменной температурой, футеровкой из PFA |
| Сегментированное соединение футеровки + конструкция плавающего фланца + медленная регулировка температуры | Чрезвычайно низкая тепловая деформация, скрытая проблема. | Предпочтительная схема при повторно-кратковременной работе и частых колебаниях температуры трубопроводов отопления. |
Заключение
Неисправность термоэкструзии футеровки из PFA возникает из-за огромной разницы в коэффициенте теплового расширения между фторопластовой футеровкой и металлической основной трубой. Повторяющиеся температурные циклы вызывают кумулятивную пластическую деформацию и принудительное экструзионное складывание футеровки в ограниченном пространстве. Меры по предотвращению сердечника включают сохранение припуска на структурные смещения в процессе производства, оптимизацию режима торцевого ограничения, регулирование скорости изменения температуры и регулярную проверку состояния деформации футеровки. Полный-контроль процесса проектирования футеровки, технологии формования и эксплуатации на местах может устранить риски засорения трубопровода и разрушения футеровки, вызванные термической несогласованной деформацией нагревательных труб с футеровкой из PFA.
