Għaliex Jista' -Torquing Żejjed tal-Flanġ tal-Immuntar tal-Heater tal-PFA Iwassal għal Stress Prematur Tixqiq fl-Għerq tal-Kamin?

Ħiters ta' immersjoni inkapsulati PFA-iwaħħlu mal-ħitan tat-tankijiet jew l-għotjien bl-użu ta' flanġijiet tal-immuntar-tipikament mibnija minn PVDF, polypropylene jew azzar li ma jissaddadx b'overmold PFA. Meta l-ħanek jiġi ssikkat jikkompressa siegla kontra l-wiċċ tat-tank biex jagħmel siġill issikkat tal-likwidu. L-istruzzjonijiet tal-installazzjoni jipprovdu firxa tat-torque għall-boltijiet tal-immuntar, madankollu l-ħsarat fil-kamp komunement iseħħu fl-għerq tal-ħjut fit-toqob tal-bolt tal-flanġ jew it-twaħħil bil-kamin tal-heater stess. Dawn ix-xquq iseħħu ġimgħat jew xhur wara l-installazzjoni, xi kultant qabel ma l-heater ikun dam ħafna sigħat ta' tħaddim. Il-kawża la hija attakk kimiku jew degradazzjoni tas-sħana iżda tensjoni żejda mekkanika waqt l-installazzjoni tal-. Il-PFA, b'differenza mill-metalli, juri creep viskoelastiku qawwi u l-ebda punt ta' rendiment definit tajjeb-. Jekk installazzjoni tuża torque akbar mill-firxa speċifikata, il-PFA madwar l-għerq tal-ħajta hija soġġetta għal fluss kiesaħ lokalizzat u jseħħ crazing ċkejkna. Taħt l-effetti magħquda tal-istress residwu tal-installazzjoni u ċ-ċikliżmu sussegwenti tat-temperatura dawn il-crazes jiżviluppaw fi xquq kompluti. Fehim aħjar ta' dan il-proċess ta' falliment jinvolvi investigazzjoni tal-konċentrazzjoni tal-istress fl-għeruq tal-ħajt u l-imġieba ta' falliment dipendenti fuq il-ħin-tal-fluworopolimeri.

Konċentrazzjoni tal-istress fl-għeruq tal-ħajt taħt kompressjoni
Ġonta bil-kamin f'ħanek jew twaħħil PFA tippreżenta stresser naturali fl-għerq ta 'kull ħajta, fir-raġġ akut fejn il-profil tal-ħajta jiltaqa' mal-qasba tal-bolt. Il-fattur tal-konċentrazzjoni tal-istress (Kt) fl-għerq tal-ħajt li jaqtgħu għall-ħjut tal-metall huwa 2.5 sa 4.0, sabiex l-istress lokali jkun 2.5 sa 4.0 darbiet l-istress nominali derivat mit-tagħbija tal-bolt. PFA, li għandu modulu aktar baxx u duttilità aħjar, għandu konċentrazzjoni effettiva saħansitra ogħla peress li l-polimeru ma jistax jgħabbi sehem permezz ta 'rendiment lokalizzat b'mod effettiv daqs il-metall. Studju ta 'element finit ta' ħajta M12 f'ħanek PFA b'torque tal-bolt ta '15 Nm (tipiku għal ħanek ta' 50 mm) jindika l-ogħla stress ewlieni fl-għerq tal-ħajt ta '22-28 MPa meta mqabbel ma' stress kompressiv nominali fuq il-wiċċ tal-ħanek ta '3-4 MPa biss. Din il-konċentrazzjoni tal-istress ta '6-8 darbiet dik nominali sseħħ hekk kif PFA jiddeforma elastikament taħt ir-ras tal-bolt u preferenzjali jittrasferixxi l-forza għall-ewwel ħajta mqabbda.

Jekk installatur jaqbeż-torques-25 N·m minflok 15 N·m, l-ogħla tensjoni fl-għerq tal-ħajt tiżdied b'mod mhux-lineari. Il-PFA jibda jrendi lokalment f'bejn wieħed u ieħor 12 sa 14 MPa (is-saħħa tal-produzzjoni kompressiva tagħha f'temperatura tal-kamra). Wara li ċeda, il-kurva tat-tensjoni-taħbat plateau fejn iseħħ aktar strain mingħajr ħafna żieda fl-istress. Iżda l-għamla tal-għerq tal-ħajta ma tippermettix li tirrendi b'mod uniformi. L-ewwel il-materjal fl-għerq iċedi, u mbagħad iż-żona ta 'rendiment tinfirex. Iż-żona tal-plastik tifrex bejn wieħed u ieħor 1.5–2.0 mm mill-għerq tal-ħajta f'25 N·m. Mat-tneħħija tat-torque, iż-żoni deformati elastikament jippruvaw jirkupraw, iżda ż-żona deformata plastikament ma terġax lura għall-forma preċedenti tagħha. Dan in-nuqqas ta' qbil iħalli tensjoni tensili residwa fl-għerq - il-polimeru jiġġebbed b'mod effettiv fuq raġġ ta' għerq ta' daqs żgħir. Il-livell ta' stress residwu, evalwat permezz ta' metodi fotoelastiċi fuq kampjuni trasparenti ta' PFA, huwa ta' 4–8 MPa wara avveniment wieħed ta' over-torque. Dan l-istress residwu waħdu mhuwiex biżżejjed biex jipproduċi tkissir f'daqqa iżda jaġixxi bħala pre-tagħbija li żżid mal-istress operattiv.

Tranżizzjoni minn Crazing għal Cracking bi Thermal Cycling
Bħal ħafna polimeri semikristallini, PFA tiżviluppa crazes minflok xquq tradizzjonali taħt stress tensili modest. A craze hija strixxa rqiqa ta 'fibrili polimeru orjentati b'mod qawwi li testendi fuq reġjun vojt, tipikament 1–5 µm fil-wisa' u 50–200 µm fit-tul. Crazes jassorbu l-enerġija u jistgħu jistabbilizzaw ħsara għal eluf ta 'ċikli ta' tagħbija. Meta l-fibri fil-frenzy jinkisru, ġeneralment taħt xi forza żejda jew interazzjoni ma 'l-ambjent, jiffurmaw xquq reali. F'ħanek torqued b'mod korrett (it-torque jinsab fil-medda preskritta), kwalunkwe crazes iffurmat fl-għeruq tal-ħjut se jibqa 'stabbli għall-ħajja proġettata tal-heater, peress li t-tensjoni residwa mill-installazzjoni flimkien mal-istress taċ-ċiklu termali hija taħt il-craze-sa-limitu ta' transizzjoni tal-qsim . Iż-żewġ elementi li jiffaċilitaw it-tranżizzjoni għat-tkissir ta' flanġ iżżejjed-torqued huma: L-ewwel, l-istress residwu huwa akbar (4-8 MPa vs. 1-2 MPa għal torque ottimali) li jippermetti inqas tolleranza qabel ma jinqabeż l-istress tal-crazing. It-tieni, iż-żona tal-plastik akbar tirriżulta f'difett itwal li jibda l-frenzy fl-għerq tal-ħajta. Il-fattur tal-intensità tal-istress fil-ponta tal-craze huwa proporzjonali mal-għerq kwadrat tat-tul tal-craze, għalhekk craze inizjali itwal jeħtieġ inqas forza żejda biex jiġi propagat.

It-tensjoni miżjuda minħabba ċ-ċikliżmu termali ddawwar crazes stabbli fi xquq propaganti. Kull darba li l-heater jiċċirkola minn temperatura ambjentali għal temperatura operattiva (eż., 25 grad sa 90 grad għal banju ta 'inċiżjoni bl-aċidu), il-flanġ PFA jespandi aktar mill-bolt tal-metall. Dan għaliex il-koeffiċjent ta 'espansjoni termali tal-PFA (100-120 ppm/ grad) huwa madwar sitt darbiet dak tal-istainless steel (17 ppm/ grad). Din l-espansjoni differenzjali tinduċi stress tensili żejjed fil-PFA madwar il-bolt, minbarra l-istress residwu ta 'installazzjoni. Għal ħanek ta' 50 mm u boltijiet 4 x M8, żieda fit-temperatura ta' 70 grad tirriżulta fi stress tat-tensjoni addizzjonali ta' 5-7 MPa fil-PFA madwar it-toqba tal-bolt. Fi ħanek torqued tajjeb l-istress ġenerali (residwu 1 - 2 MPa + termali 5 - 7 MPa) huwa 6 - 9 MPa, taħt il-limitu ta' 10 - 12 MPa għal transizzjoni ta' craze-biex-crack għall-biċċa l-kbira tal-PFA. L-istress totali għal -flanġ torqued iżżejjed huwa 9–15 MPa (residwu 4–8 MPa flimkien ma’ termali 5–7 MPa), li huwa fuq il-limitu ta’ transizzjoni. Wara 100-500 ċiklu termali xquq jiżviluppaw mill-għerq tal-ħajta u javvanzaw tul il-ħxuna tal-flanġ fiċ-ċikli li jmiss. Il-qsim tipiku minn-ħajt jeħtieġ 1,000-3,000 ċiklu mill-bidu tat-tranżizzjoni mill-craze-to-crack, skont is-severità tat-torquing eċċessiv u t-temperatura operattiva.

Tiskopri Ħsara ta' -Torque Żejjed Qabel Tkabbir tal-Xaqq
Ħsara kkawżata minn -torquing eċċessiv mhix ovvja fuq il-wiċċ tal-flanġ ta 'barra immedjatament wara l-installazzjoni. Il-crazes u d-deformazzjoni tal-plastik huma limitati għat-toqba tal-bolt fl-għerq tal-ħajta u ma jinstabux minn spezzjoni viżwali. Madankollu, hemm tliet approċċi mhux-distruttivi li jistgħu jiskopru flanġijiet PFA torkjati żżejjed-qabel ix-xquq jilħqu l-wiċċ. L-ewwel teknika hija l-kejl taż-żamma tat-torque tal-bolt. Installa l-ħanek għat-torque speċifikat, immarka l-pożizzjoni tar-ras tal-bolt relattiva għall-flanġ, imbagħad erġa -iċċekkja t-torque wara 24 siegħa f'temperatura tal-kamra. Il-PFA-torqued iżżejjed u-creeped eċċessivament jitlef 30–50% tat-torque inizjali fi żmien 24 siegħa meta l-kesħa tal-polimeru tgħaddi taħt kompressjoni sostnuta. Flanġ torqued kif suppost jitlef biss 5-15% tat-torque oriġinali. Jekk ma jkun hemm l-ebda tnixxija apparenti u t-telf tat-torque huwa akbar minn 25%, il-flanġ probabbilment kien iżżejjed-torqued f'din l-installazzjoni jew qabel. It-tieni għażla hija li tpoġġi skop ta 'bore jew sonda tal-fibra ottika fit-toqba tal-bolt wara li l-bolt ikun tneħħa. Taħt ingrandiment, l-għeruq tal-ħajt juru irqajja bajda, proċess imsejjaħ stress whitening, li huma r-riżultat ta 'żvilupp mikro-vojt. Għeruq tal-ħajt torqued iżżejjed juru faxxa bajda kontinwa tul l-għerq kollu tal-ewwel żewġ ħjut. Għeruq Torqued kif suppost m'għandhom l-ebda Whitening jew irqajja bojod ċkejkna iżolati.

It-tielet teknika hija l-ittestjar tal-kontinwità elettrika meta l-flanġ ikollu pjan terren inkorporat. Din hija konfigurazzjoni komuni għal ħiters PFA għal applikazzjonijiet ta 'semikondutturi. -Torquing eċċessiv jikkawża xquq jew crazing sever mill-ħxuna tal-flanġ li jippermetti aċċess għall-umdità għall-pjan terren. Kejjel ir-reżistenza bejn il-pjan terren u elettrodu ta 'referenza fil-likwidu tat-tank. Flanġ issiġillat sew jindika reżistenza ta '> 1,000 MΩ. Flanġ bi ksur li jibda minn għerq tal-ħajta juri 100–500 MΩ. Il-flanġ parzjali tal-qsim tal-ħajt huwa 1-100 MΩ. Dan it-test japplika biss għal flanġijiet b'saff konduttiv kontinwu u mhux il-flanġijiet-PFA kollha. Il-metodu ta 'żamma tat-torque huwa l-aktar metodu dijanjostiku tal-kamp affidabbli għall-flanġijiet kollha PFA.

Rakkomandazzjonijiet dwar il-Limitu tat-Torque u Gwida għall-Prevenzjoni tal-Ħsara
It-tabella hawn taħt tipprovdi valuri ta 'torque massimi suġġeriti għal daqsijiet tipiċi tal-flanġ u tal-ħajt tal-PFA, u l-effetti li jinqabżu dawn il-limitazzjonijiet. Il-valuri huma għal ħajt nadif u niexef mingħajr lubrikazzjoni (ħjut lubrikati jnaqqsu l-frizzjoni u jżidu l-preload għall-istess torque, għalhekk hemm bżonn ta' tnaqqis tat-torque ta' 20 - 30 %). Ir-rakkomandazzjonijiet kollha huma għal PFA f'temperatura ambjentali waqt l-installazzjoni. Il-valuri tat-torque għandhom jitbaxxew bi 15% jekk it-temperatura tal-flanġ tkun 'il fuq minn 40 grad waqt l-installazzjoni.

Flanġ jew Tip Daqs tal-Kamin Firxa Rakkomandata tat-Torque (N·m) Limitu tat-Torque (N·m) Konsegwenza ta' Qbiż tal-Limitu Mistennija Ċikli għal Cracking fil-Limitu PFA-flanġ inkapsulat, dijametru ta' 50 mm M6 4 sa 6 10 Moderat aktar minn -torque ta' qawwa ta' -abjad għal 3% ta' ħajta abjad: 5% ta' tensjoni, 5% ta' tensjoni torque f'24 siegħa 500-1,000 ċiklu ΔT=70 grad
PFA encapsulated flange, 80 mm diameter M8 8-12 18 Moderate to severe Visible crazing at root Torque loss >40% 200-500 ċiklu
Flanġ miksi PFA, dijametru 100 mm M10 12–16 22 Sever: deformazzjoni plastika tal-wiċċ tal-flanġ, xquq jiżviluppaw fl-ewwel ħajta 50–200 ċiklu
Fitting bil-kamin PFA solidu (NPT jew BSP) 1/2 pulzier (DN15) 3–5 8 Riskju ta’ tqaxxir tal-ħajta, qsim tal-istress fl-għerq tal-ħajt f’jiem 10–50 ċiklu (falliment immedjat komuni)
Twaħħil bil-kamin PFA solidu 3/4 pulzier (DN20) 5-8 12 Xquq tal-ħanek, it-twaħħil jista' jaħtaf fuq bolt20-100 ċiklu

Il-prevenzjoni ta' ħsara ta'-torque żejda tinvolvi l-għażla u t-taħriġ tal-għodda.