Неисправность линии сварки
Трубки теплообменника из ПТФЭ изготавливаются методом экструзии пасты: порошок смолы ПТФЭ смешивается со смазкой, уплотняется в заготовку и экструдируется через матрицу. В процессе экструзии труба формируется из двух потоков ПТФЭ, которые обтекают оправку матрицы и соединяются на противоположной стороне. В результате повторного соединения создается линия сварки-плоскость, где два потока встречаются и сплавляются под давлением и теплом во время последующего спекания.
В правильно изготовленной трубе линия сварного шва такая же прочная, как и окружающий материал. Полимерные цепи взаимно диффундируют по границе раздела, и спеченная структура является однородной. Однако если условия экструзии не являются оптимальными-недостаточное давление, несоответствующая температура, загрязненная смола-линия сварного шва может оказаться слабее, чем основной материал. При постоянном кольцевом напряжении из-за внутреннего давления пара слабая линия сварного шва может отделиться, образуя продольный раскол по длине трубы.
Факторы целостности линии сварки
На прочность линии сварного шва влияют несколько факторов производственного процесса. Давление экструзии должно быть достаточным для обеспечения тесного контакта двух потоков ПТФЭ перед спеканием. Слишком низкое давление оставляет на границе раздела микроскопические пустоты, которые становятся местами зарождения трещин. Перед спеканием необходимо полностью удалить смазку.-Остатки смазки испаряются во время спекания и могут разрушить сварной шов. Температура и время спекания должны быть адекватными, чтобы обеспечить диффузию полимерной цепи через границу раздела.
Линия сварного шва не видна в готовой трубе при обычном осмотре. Это можно обнаружить, разрезав поперечное-сечение и исследовав его под микроскопом в поляризованном свете, который показывает различия в ориентации полимера в плоскости сварного шва. Разрушающий контроль образцов труб на разрыв с наблюдением за местом разрушения позволяет определить, является ли линия сварного шва слабым местом. В хорошо-трубе разрушение происходит случайно,-не преимущественно на линии сварки. В трубе со слабой линией сварного шва разрушение всегда следует за сварным швом.
| Индикатор качества | Приемлемый | неприемлемо |
|---|---|---|
| Видимость линии сварного шва в поляризованном свете | Слабый или невидимый | Четкая линия; другой цвет |
| Место отказа при взрывном тесте | Случайный; не коррелирует с линией сварного шва | >80% отказов по линии сварного шва |
| Давление разрыва сварной линии в зависимости от основного материала | Не менее 90 % прочности основного материала. | < 80% of base material strength |
| Пустоты на линии сварного шва (микроскопия-поперечного сечения) | Никто | Видимые пустоты или пористость |
| Качество спекания сварного шва | Полностью слитый; нет границ частиц | Видны частично спеченные частицы |
Контроль качества и профилактика
Предотвращение продольного растрескивания по линии сварного шва начинается с контроля качества производителя труб. Производитель должен провести испытание на разрыв образцов из каждой производственной партии и продемонстрировать, что разрушения преимущественно не происходят на линии сварки. Должен быть предоставлен сертификат соответствия, подтверждающий, что трубы соответствуют ASTM D4895 или эквивалентному, с особым указанием на целостность линии сварного шва.
Для критически важных применений-высокое давление пара, длительный срок службы, трудный доступ для замены-покупатель может указать, что образец трубок из производственной партии должен быть проверен на разрыв-и задокументированы места повреждения. Дополнительные затраты на это тестирование невелики по сравнению со стоимостью преждевременного выхода трубки из строя в процессе эксплуатации.
Если во время эксплуатации произошло продольное раскол, неисправную трубу следует проанализировать, чтобы определить, следовал ли отказ по линии сварного шва. Если это так, следует уведомить производителя пробирок, а оставшиеся пробирки из этой партии должны быть проверены или заменены.
Расчетный запас
Даже если линия сварного шва имеет приемлемую прочность, окружное напряжение в трубе должно быть ограничено, чтобы обеспечить запас против любой локальной слабости. Для модифицированного ПТФЭ расчетное кольцевое напряжение не должно превышать 2,5-3,0 МПа при сроке службы 10 лет при рабочей температуре. Этот уровень напряжения обеспечивает запас прочности от разрушения линии сварного шва, даже если прочность линии сварного шва находится на нижней границе допустимого диапазона.
Краткое содержание
Продольное расслоение трубок теплообменника из ПТФЭ вызвано слабой линией экструзионного сварного шва из-за неоптимальных производственных условий. Профилактика заключается в контроле качества производителя-испытаниях на разрыв с документацией о месте отказа- и консервативных расчетных допустимых пределах окружного напряжения. Неисправные трубы следует проанализировать, чтобы подтвердить механизм разрушения линии сварного шва. Запасные трубки из затронутых партий должны быть проверены или заменены.
Техническая поддержка для спецификации качества труб из ПТФЭ и анализа неисправностей доступна после предоставления образцов труб, условий эксплуатации и документации о качестве производителя.
