Периодическая утечка
Теплообменник из ПТФЭ работает при температуре от 25 градусов во время остановки до 140 градусов во время производства. Каждые шесть-восемь недель фланцевое соединение начинает плакать. При обслуживании повторно-затягиваются болты. Утечка временно прекращается, затем возобновляется. После нескольких циклов повторной-затяжки прокладку необходимо заменить.
Материал прокладки химически совместим. Поверхности фланцев чистые и плоские. Болты указаны правильно. Однако соединение не может сохранять герметичность при повторяющихся термических циклах. Основная причина заключается во взаимодействии свойств материала прокладки, разницы температурного расширения и релаксации натяжения болтов.
Механизм отказа термоциклирования
Болтовое фланцевое соединение герметизируется, когда натяжение болта сжимает прокладку настолько, что заполняет дефекты поверхности фланца и поддерживает контактное напряжение выше минимального напряжения уплотнения. Температурный цикл подрывает это состояние посредством нескольких одновременных механизмов.
Фланцы из ПТФЭ и металлические фланцы расширяются с разной скоростью. Фланец из ПТФЭ расширяется примерно в десять раз больше, чем ответный стальной фланец, при нагревании от 25 до 140 градусов. Это дифференциальное расширение увеличивает сжатие прокладки во время нагрева, потенциально разрушая прокладку за пределами ее предела упругого восстановления. Во время охлаждения ПТФЭ сжимается сильнее, чем сталь, уменьшая сжатие прокладки. Если прокладка подверглась сжатию, она не сможет расшириться и заполнить расслабляющий зазор.
Натяжение болтов со временем ослабевает за счет ползучести материала прокладки и поверхностей фланцев из ПТФЭ. При повышенной температуре эта релаксация ускоряется. Натяжение болтов, сохраняющееся после сотен часов работы при рабочей температуре, может составлять 40-60% от первоначального установочного значения. Когда система охлаждается, уменьшенное натяжение болтов в сочетании с дифференциальным сжатием открывает путь утечки.
Таблица 1. Характеристики материала прокладки при термоциклировании теплообменника из ПТФЭ
| Материал прокладки | Сопротивление сжатия | Ползучесть Релаксация при 120 градусах | Восстановление после разгрузки | Повторный-частотный момент | Рейтинг пригодности |
|---|---|---|---|---|---|
| Лист первичного ПТФЭ | Бедный | Высокий (снижение напряжения 40-60%) | Очень низкий | Каждые 4-6 недель | Бедный |
| ПТФЭ со стеклянным наполнителем | Справедливый | Умеренный (25-35%) | Низкий | Каждые 3-4 месяца | Справедливый |
| Расширенный ПТФЭ (ePTFE) | Справедливый | Умеренная-Высокая (30–40 %) | Умеренный | Каждые 2-3 месяца | Справедливый |
| Оболочка из ПТФЭ с металлическим сердечником | Хороший | Низкий (15-20%) | Хороший | Ежегодно | Хороший |
| Гибкий графит с покрытием из ПТФЭ. | Очень хороший | Очень низкий (5-10%) | Отличный | Редко требуется | Отличный |
| FKM (Витон) - ограниченное использование химикатов | Отличный | Низкий (10-15%) | Отличный | Редко требуется | Отлично (проверьте химическую совместимость) |
Данные о производительности основаны на опубликованных производителями прокладок значениях релаксации при ползучести и остаточной деформации сжатия при 120 градусах. Измените-оценки частоты крутящего момента для циклического изменения угла от 25 до 140 градусов на фланцах с покрытием из ПТФЭ-.
Практика установки, предотвращающая сбои
Правильный момент затяжки болтов имеет решающее значение, и его часто неправильно понимают. Момент затяжки болтов фланца из ПТФЭ значительно ниже, чем для металлических фланцев, поскольку холодный ПТФЭ-течет при чрезмерном сжатии. Необходимо точно следовать рекомендациям производителя прокладок по моменту затяжки для конкретного материала прокладки и типа фланца. Чрезмерное-затягивание разрушает прокладку и ускоряет релаксацию ползучести. Недостаточная-затяжка не обеспечивает минимальное напряжение уплотнения.
Тарельчатые пружинные шайбы под головками болтов компенсируют тепловое расширение и деформацию прокладки. Прогиб пружины поддерживает почти-постоянное натяжение болта при расслаблении соединения. Правильно спроектированный пружинный блок может снизить частоту повторного-затягивания с ежемесячного до ежегодного.
Контролируемая последовательность затяжки болтов обеспечивает равномерное сжатие прокладки. Болты следует затягивать крест-накрест-с тремя шагами: 30 %, 60 % и 100 % от заданного крутящего момента. После 24 часов работы при рабочей температуре один повторный проход-затяжки при целевом крутящем моменте 100 % компенсирует первоначальную притирку-при релаксации. Дальнейшие повторные-затяжки не потребуются, если материал прокладки и пружинных шайб выбраны правильно.
Краткое содержание
Преждевременный выход из строя прокладки во фланцевых соединениях теплообменника из ПТФЭ возникает из-за дифференциального теплового расширения, сжатия прокладки и ослабления натяжения болтов во время циклического изменения температуры. Прокладки из первичного ПТФЭ плохо работают из-за высокой ползучести и низкого восстановления. Металлические-сердечники или пружинные-прокладки под напряжением обеспечивают надежную и долговременную-герметизацию.
Правильный момент затяжки болтов, тарельчатые пружинные шайбы и контролируемые процедуры затяжки продлевают срок службы прокладок от месяцев до лет. Однократное повторное-затягивание после начального нагрева-компенсирует приработку-. Последующая повторная-затяжка не должна быть рутинной-ее необходимость указывает на неправильный выбор или установку прокладки.
Инженерные рекомендации по выбору прокладок теплообменника из ПТФЭ и обслуживанию фланцев доступны после предоставления данных о диапазоне рабочих температур, материалах и размерах фланцев, химических процессах и текущей истории отказов прокладок.
