Jak niewłaściwa instalacja powoduje naprężenia mechaniczne w grzejnikach PTFE?

Cykle termiczne, wibracje lub atak chemiczny nie są niezmiennie przyczyną problemów mechanicznych w grzałkach zanurzeniowych. Inny trend pojawia się w pracy w służbie polowej częściej, niż mogłoby się wydawać. W ciągu kilku dni lub tygodni od uruchomienia nowa grzałka z politetrafluoroetylenu (PTFE) pęknie na powierzchni kołnierza lub na krzywiźnie. Nie ma żadnych objawów, że robi się za gorąco. Nie ma żadnych niezwykłych wibracji. Lokalizacja pęknięcia sugeruje, że istnieje problem strukturalny, a nie operacyjny. Badania zazwyczaj wykazują, że prawdziwym winowajcą były naprężenia instalacyjne, a nie czynniki procesowe.

Ważne jest, aby pracownicy zajmujący się montażem i konserwacją wiedzieli, jak sposób, w jaki obsługują i montują grzejniki, wpływa na ich żywotność. PTFE jest mocny chemicznie, ale jest słaby mechanicznie, gdy jest poddawany dużym obciążeniom. Jeśli nie zamontujesz go prawidłowo, naprężenia szczątkowe mogą przedostać się do części i pozostać tam od razu po przykręceniu. Z biegiem czasu nawet typowe obciążenia eksploatacyjne mogą zwiększyć to napięcie i spowodować zbyt szybkie powstawanie pęknięć.

Zbyt mocno dokręcone śruby kołnierza
Nadmierne-dokręcenie śrub kołnierzowych to najczęstszy błąd popełniany przez ludzi podczas montażu. Wielu techników jest przyzwyczajonych do kołnierzy stalowych, gdzie wysoki moment obrotowy śrub zapewnia szczelność uszczelnienia. Kołnierze PTFE zachowują się inaczej. Materiał ma niższy moduł i właściwości pełzania niż metale. Zbyt duża siła działająca na śrubę ściska i zniekształca powierzchnię czołową kołnierza, co powoduje koncentrację naprężeń wokół otworów na śruby.

Kiedy śruby zostaną dokręcone zbyt mocno, pierścień kołnierzowy ulega naprężeniom promieniowym. W pobliżu otworów na śruby lub w miejscu styku kołnierza z osłoną mogą występować mikropęknięcia. Nawet jeśli pękanie nie nastąpi od razu, obszar poddany nadmiernym naprężeniom staje się słaby w wyniku rozszerzalności cieplnej.

Bardzo ważne jest użycie odpowiedniego momentu obrotowego i kolejności podczas dokręcania śrub. Do dokręcania śrub na krzyż użyj skalibrowanego klucza dynamometrycznego zamiast narzędzi udarowych. Pomoże to równomiernie rozłożyć obciążenie. Celem jest równomierne ściśnięcie uszczelek, a nie uzyskanie największej siły zaciskania. Aby wykonać uszczelnienie, zachowując jednocześnie wytrzymałość konstrukcji, potrzebny jest jedynie umiarkowany, kontrolowany moment dokręcania.

Wymuszone dopasowanie i niewspółosiowość
Innym częstym błędem jest użycie grzejnika w celu uzupełnienia źle ustawionej dyszy. Jeżeli dysze zbiornika nie znajdują się dokładnie we właściwym miejscu, instalatorzy mogą spróbować „wciągnąć” grzejnik na miejsce, nierównomiernie dokręcając śruby kołnierza lub popychając go na boki podczas wkładania. Powoduje to trwałe naprężenie zginające płaszcza.

PTFE nie wytrzymuje dobrze-długotrwałych obciążeń zginających. Kiedy grzejnik zostanie włożony w otwór, który nie jest odpowiednio ustawiony, powstałe zniekształcenie zostaje uwięzione w konstrukcji w postaci naprężeń szczątkowych. Pęknięcia zwykle pojawiają się wokół zakrętów lub w pobliżu kołnierza, gdzie moment zginający jest największy.

Przed założeniem dyszy należy zawsze sprawdzić czy jest ona wyrównana. Powierzchnie kołnierzy muszą być równoległe, a otwory na śruby powinny pasować bez żadnego wysiłku. Jeżeli występują problemy z ustawieniem, należy naprawić dyszę zbiornika lub kołnierz współpracujący. Grzejnik powinien mieć możliwość samodzielnego ustawienia się na miejscu.

To normalne, że grzejniki używane do wciągania niedopasowanych rur na miejsce pękają po kilku miesiącach. Część zamiast urządzenia grzewczego zamienia się w narzędzie do korekty konstrukcji, a napięcie powstające w instalacji znacznie skraca żywotność.

Za mało niezależnego wsparcia
Długie grzałki zanurzeniowe wymagają własnego wsparcia. Sam kołnierz nie powinien utrzymać całego ciężaru zespołu, ponieważ spowodowałoby to zbyt duże obciążenie złącza kołnierzowego. Z czasem napięcie grawitacyjne, opór płynu i rozszerzalność cieplna mogą spowodować rozbicie tego ważnego złącza.

Zamontuj niezależne wsporniki lub wieszaki wewnętrzne zgodnie z instrukcją producenta. Podpory muszą być w stanie utrzymać ciężar w kierunku pionowym, jednocześnie umożliwiając rozszerzalność cieplną. Mocne dociśnięcie w kilku miejscach bez możliwości ruchu może spowodować przeniesienie naprężeń na inne części grzejnika.

Dobra konstrukcja wsparcia zapewnia równowagę między stabilnością a ruchem. Grzejnik powinien pozostać na swoim miejscu i być bezpieczny, ale nie powinien być trzymany tak mocno, aby nie mógł się rozszerzyć.

Ignorowanie dodatku na rozszerzalność cieplną
Podczas instalacji ludzie często zapominają o uwzględnieniu rozszerzalności cieplnej. Jeśli nie zostawisz wystarczająco dużo miejsca na rozszerzanie, grzejnik może powodować duże problemy, gdy się nagrzeje, nawet jeśli jest mechanicznie wyrównany i dokręcony odpowiednim momentem.

PTFE znacznie się rozszerza pod wpływem ciepła. Po podgrzaniu długi grzejnik może znacznie wydłużyć się. Jeżeli osłona utknie między sztywnymi wspornikami lub w otworach znajdujących się zbyt blisko siebie, może się wypaczyć lub spowodować duże obciążenie elementów umocowujących.

Musi być wystarczająco dużo miejsca, aby grzejnik mógł zmieścić się w ścianach, przegrodach lub prowadnicach zbiornika. Podpory nie powinny być stałymi kotwami; zamiast tego powinni pozwolić rzeczom poruszać się wzdłuż osi. Czasami potrzebne są elastyczne konfiguracje montażu lub przesuwne wsporniki, aby zapewnić miejsce na rozwój.

Brak uwzględnienia rozszerzalności zamienia normalne ruchy termiczne w naprężenia mechaniczne, co przyspiesza powstawanie pęknięć.

Pomocne wskazówki dotyczące instalacji
Aby uniknąć stresu instalacyjnego, musisz przestrzegać zasad i zwracać uwagę na każdy szczegół:

Używaj skalibrowanych kluczy dynamometrycznych i przestrzegaj zalecanych ustawień momentu obrotowego dla śrub.

Użyj sekwencji-krzyżowej, aby dokręcić śruby małymi krokami.

Przed włożeniem grzejnika należy upewnić się, że dysza jest ustawiona w jednej linii, a kołnierz jest równoległy.

Nigdy nie zmuszaj grzejnika do naprawiania rur, które nie są w linii.

Samodzielnie podpieraj długie lub ciężkie zespoły.

Upewnij się, że na całej długości grzejnika jest wystarczająco dużo miejsca na rozszerzalność cieplną.

Doświadczenie terenowe konsekwentnie pokazuje, że większość usterek-związanych ze stresem ma miejsce podczas instalacji, a nie podczas pracy. To, jak dobrze zadbasz o montaż, bezpośrednio wpływa na jego trwałość.

Wspólny obowiązek dbania o to, aby wszystko działało
Instalator i projektanci sprzętu współpracują ze sobą, aby zapewnić prawidłowe wykonanie instalacji. Grzejniki PTFE są zbudowane tak, aby wytrzymywały obciążenia chemiczne i termiczne, ale aby działały zgodnie z przeznaczeniem, należy się z nimi prawidłowo obchodzić. Naprężenia montażowe, czy to spowodowane zbyt dużym momentem dokręcania śrub, źle ustawioną dyszą, brakiem niezależnego wspornika lub niewystarczającą ilością miejsca na rozszerzalność cieplną, mogą powodować ukryte uszkodzenia, które mogą nie być widoczne od razu, ale ostatecznie ujawnią się w postaci pęknięć.

W przypadku instalacji ważnych lub{0}}o dużej wartości współpraca z przedstawicielem producenta lub ścisłe przestrzeganie kompleksowych planów instalacji może znacznie zmniejszyć ryzyko. Ważne jest jasne przekazanie norm momentu obrotowego, potrzeb w zakresie wsparcia i tolerancji wyrównania, aby nagrzewnica mogła rozpocząć swój okres użytkowania bez żadnych pozostałości naprężeń.

Traktując instalację jako precyzyjny proces mechaniczny, a nie tylko typowe skręcanie, pracownicy zajmujący się konserwacją mogą zapobiec zbyt szybkiemu uszkodzeniu grzałek zanurzeniowych PTFE i zapewnić ich prawidłowe działanie przez długi czas.