چرا باید از استفاده مستقیم از تسمه های طناب سیمی روی بخاری PFA در حین نصب برای جلوگیری از ترک خوردگی پرهیز کرد؟

بخاری های PFA بزرگ، به ویژه بخاری های بلند و سنگین (طول 2 تا 3 متر، وزن 10 تا 20 کیلوگرم) معمولاً توسط نصاب ها با طناب سیمی یا بالابرهای زنجیره ای بلند شده و در مخزن قرار می گیرند. تماس مستقیم بین سیم طناب فولادی و غلاف PFA باعث تنش فشاری محلی بالا می شود. سطح تماس سیم طناب (تک رشته به قطر 1-2 میلی متر) حداقل است و فشار 10-50 مگاپاسکال را تحت وزن بخاری ایجاد می کند. مقاومت فشاری PFA در دمای اتاق حدود 12-15 مگاپاسکال است. سیم طناب باعث ایجاد فرورفتگی در سطح PFA می شود که تغییر شکل دائمی را به صورت شیارها یا علامت گذاری آشکار می کند. این فرورفتگی‌ها غلظت‌های تنشی را فراهم می‌کنند که به عنوان محل شروع ترک در طول چرخه دمایی بعدی یا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی عمل می‌کنند. ترک ها از نقطه فرورفتگی از طریق دیواره PFA رشد می کنند و باعث فروپاشی زودرس می شوند. روش ایمن استفاده از تسمه های پارچه ای (بافته های نایلونی یا پلی استر، حداقل عرض 50 میلی متر) یا تیرهای بالابر پر شده است. هرگز اجازه ندهید که تسمه های سیم سیم با PFA تماس داشته باشند. یافته‌های میدانی نشان می‌دهد که بخاری‌های بلندشده با طناب سیمی نسبت به بخاری‌های بلندشده با طناب سیمی، نرخ شروع ترک در محل‌های فرورفتگی 3 تا 5 برابر بیشتر داشتند.

رفتار تورفتگی و توسعه ترک ها
هنگامی که یک طناب سیم (قطر 6 میلی متر، ساختار 6×19) وزن یک بخاری 15 کیلوگرمی را تحمل می کند، نیرو در نقاط تماس توزیع می شود. سطح تماس یک پوشش معمولاً 50{17}}200 میلی‌متر مربع است. تنش فشاری 0.5-3.0 مگاپاسکال زیر نقطه تسلیم است. اما بخاری در طول بالابر ثابت نمی ماند. نوسان، ضربه و توزیع ناهموار بار حداکثر تنش‌های موضعی 3-10 برابر متوسط ​​ایجاد می‌کنند. یک ضربه گذرا (تکان بلند کردن) 50 کیلوگرم بر روی نقطه تماس رشته 1 میلی متری 2، مقاومت فشاری PFA را 500 مگاپاسکال ایجاد می کند. PFA به صورت پلاستیک تغییر شکل می دهد و فرورفتگی دائمی در عمق 0.1-0.5 میلی متر باقی می گذارد. تغییر شکل سریع باعث سخت شدن کار پلیمر در پایین فرورفتگی و ریزترک ها شد. دیواره به صورت موضعی در اثر فرورفتگی نازک می شود. فرورفتگی 0.3 میلی متری در دیوار 2.0 میلی متری ضخامت باقی مانده را به 1.7 میلی متر کاهش می دهد.

PFA در چرخه حرارتی متوالی متورم و فشرده می شود (هیتر خاموش/روشن). فرورفتگی یک متمرکز کننده تنش با ضریب تمرکز نظری تنش (Kt) 3-10 است، بسته به وضوح فرورفتگی. یک فرورفتگی صاف (Kt ≈ 3) تنش حرارتی اسمی (2-4 MPa) را به 6-12 MPa افزایش می دهد و به استحکام تسلیم نزدیک می شود. یک فرورفتگی تیز (Kt≈8) تنش را به 16-32 مگاپاسکال افزایش می دهد که بالاتر از قدرت تسلیم است و منجر به شروع ترک می شود. ترک معمولاً در 100 تا 1000 سیکل حرارتی در ضخامت دیواره از کف فرورفتگی پخش می شود. در محیط شیمیایی، شکستگی توسط ترک خوردگی استرس محیطی (ESC) ایجاد می شود. بخاری که ممکن است 10000 چرخه بدون فرورفتگی دوام بیاورد، اگر دارای یک فرورفتگی طناب باشد، می تواند در 500 چرخه از کار بیفتد.

روش های صحیح بلند کردن
روش بلند کردن فشار تماس (معمولی، مگاپاسکال) خطر فرورفتگی سرعت شروع ترک (در مقایسه با بند پارچه) برای شما توصیه می شود
Wire rope sling (6 mm) straight 10-50 (immediate), >100 در تماس بسیار زیاد 3-5× بالاتر هرگز
طناب سیم با شلنگ لاستیکی (دیواره 10 میلی متری) 2-5 متوسط ​​(شلنگ فشرده می شود، اما سیم می تواند از بین برود) 2-3× بالاتر فقط موقت
زنجیر مستقیم 20 تا 100 خیلی زیاد 5 تا 8 برابر بیشتر بند نایلون هرگز (عرض 25 میلی متر) 0.5 – 1.0 کم 1.0× (خط پایه) گرمایش کم نور
بند نایلونی (عرض 50 میلی متر) 0.2-0.5 بسیار کم 0.8-1.0x استاندارد برای اکثر بخاری ها
تیر بالابر دارای بالشتک مخصوص<0.1 Negligible <0.5×Heavy, long, or crucial heaters
شماره پد بالابر با خلاء (در تماس نیست) هیچ 0 × فقط بخش های صاف مستقیم
نوار پارچه ای، PTFE یا PFA پوشش داده شده 0.2-0.5 بسیار کم 0.8-1.0× گیاهان شیمیایی (جلوگیری از آلودگی)
بازرسی و اصلاح
اگر بخاری PFA با طناب سیمی بلند شده باشد، قبل از نصب، غلاف را به دقت بررسی کنید. از بزرگنمایی 5-10 برابر و نور روشن استفاده کنید. جستجو برای:

فرورفتگی ها یا شیارهای قابل مشاهده (نوک انگشتان را روی سطح حرکت دهید، فرورفتگی ها قابل لمس هستند)

سفید کردن استرس (لکه های سفید یا مه آلود در اطراف فرورفتگی ناشی از میکروکراکینگ)

برآمدگی ها یا مواد جابجا شده در لبه فرورفتگی

هر گونه آسیب بیش از 0.2 میلی متر یا سفید شدن استرس دلیلی برای رد بخاری است. یک بخاری با حداقل نشانه گذاری سطح (0.1 میلی متر عمق، بدون سفید شدن) ممکن است برای سرویس کم استرس مناسب باشد (<80°C, no thermal cycling), but should be monitored. Any heater showing any visible indentation should be rejected for critical service. The cost of a replacement heater (500-2,000) is far less than the cost of a failure due to a wire rope dent (5,000-50,000 in downtime and product loss).

دو روش اصلاح خطر را در صورت عدم رد شدن کاهش می‌دهند: (1) ناحیه فرورفتگی را با کاغذ سنباده ریز (400-600 گریت) جلا دهید تا سفیدی تنش و لبه‌های ناهموار صاف از بین برود. پرداخت سطحی (عمق برش < 0.1 میلی متر). (2) یک تکه نوار PFA یا PTFE را روی فرورفتگی قرار دهید تا به عنوان یک مانع ثانویه عمل کند. هیچ‌کدام از این روش‌ها قدرت کامل را بر نمی‌گردانند. بخاری در معرض خطر بیشتری است.

تحقیقات میدانی
شش بخاری PFA یکسان (2.5 متر طول، 12 کیلوگرم، 2.0 میلی متر دیوار) در شش مخزن آبکاری در یک شرکت شیمیایی قرار داده شد. سه بخاری با استفاده از نوارهای نایلونی (عرض 50 میلی متر) بالا آمدند. بنا به درخواست نصب، سه بخاری توسط طناب سیمی (قطر 10 میلی متر) بلند شدند. تمام هیترها در دمای 85 درجه در 15% H2SO4 با چرخه حرارتی روزانه (25 درجه تا 85 درجه) کار می کردند. پس از 18 ماه، هر سه بخاری که توسط سیم طناب بلند شده بودند، ترک هایی را در نواحی فرورفتگی نشان دادند که با افت مقاومت عایق تأیید شد.<10 MΩ) and ocular inspection. Two failed in a big way (ground fault). The three heaters, raised using nylon slings, were free of fractures and had an insulation resistance >200 مگا اهم. این مرکز روش نصب خود را برای جلوگیری از استفاده از طناب سیمی تغییر داد و استفاده از بند پارچه را برای تمام تاسیسات بخاری PFA اجباری کرد. نرخ شکست تقریباً به صفر رسید.

نتیجه گیری: طناب سیمی PFA مجاز نیست
طناب های سیمی نباید در هنگام نصب در تماس مستقیم با بخاری PFA باشند. تنش فشاری موضعی بالا (10-100+ مگاپاسکال) باعث فرورفتگی‌های دائمی می‌شود که به‌عنوان متمرکزکننده تنش عمل می‌کنند که عمر چرخه گرما را تا ۷۰ تا ۹۰ درصد کاهش می‌دهد و باعث ایجاد ترک‌هایی می‌شود که در دیوار منتشر می‌شوند. هرگز از تسمه های پارچه ای (بافته های نایلونی یا پلی استر، حداقل عرض 50 میلی متر) یا تیرهای بالابر پر شده استفاده نکنید. در مواردی که محدودیت های فضایی استفاده از طناب سیمی یا زنجیر را ایجاب می کند، بند باید با لایه لاستیکی یا سیلیکونی، حداقل 10 میلی متر ضخامت و کشش به حداقل برسد. حتی با استفاده از بالشتک، قبل از نصب، فرورفتگی ها را بررسی کنید. ریسک کردن بخاری 1000 برای یک طناب 20 سیمی ارزش ندارد. نحوه نصب به اندازه مشخصات مواد برای عمر بخاری مهم است. روش‌های بلند کردن را در اوراق تدارکات و نصاب‌های قطار بگنجانید. چند دقیقه مراقبت در زمان نصب، باعث صرفه‌جویی ماه‌ها از توقف غیرضروری می‌شود. طناب سیم و PFA همخوانی ندارند. اگر اثری از خود به جای بگذارد، به این معنی است که بخاری محکوم به خرابی زودهنگام است.