Feltbøyningen som knekket
En felttekniker som fører et PTFE-varmevekslerrør rundt en tankstøttebjelke, bøyer røret for hånd til en radius som ser rimelig ut. Røret ser ut til å akseptere bøyningen uten å sprekke. Tre måneder senere har røret ved den bøyningen flatet ut til et ovalt- tverrsnitt. Dampstrømmen er begrenset. Røret må skiftes.
Feilen var å bøye PTFE under minimum bøyeradius. I motsetning til metallrør, som gir etter plastisk ved en vel-definert bøyevinkel, kan PTFE bøyes til overraskende tette radier uten umiddelbar synlig skade. Polymerkjedene reorienterer seg. Røret ser akseptabelt ut. Men ytterveggen til bøyningen er i strekk utover materialets elastiske grense. Over tid ved forhøyet temperatur kryper den strakte polymeren, veggen tynnes, og røret ovaliserer.
Minste bøyeradius for PTFE-varmevekslerrør er ikke radiusen der røret knekker umiddelbart. Det er radiusen der den langsiktige-krypingen og ovaliseringen holder seg innenfor akseptable grenser for levetiden.
The Elastisk vs. Plastic Bend Regime
Når et rør bøyes, strekker ytterveggen seg i spenning og innerveggen komprimeres. Tøyningen ved den ytre overflaten er: ε=r / R, der r er rørets ytre radius og R er bøyens senterlinjeradius.
PTFE har en elastisk grensetøyning på ca. 2-3 % ved romtemperatur og 1-2 % ved 120 grader. Bøyning for tøyninger under denne grensen gir fullstendig elastisk deformasjon - røret går tilbake til rett når det slippes. Bøyning for tøyninger over denne grensen gir permanent deformasjon. Polymerkjedene har blitt strukket utover deres elastiske gjenvinningskapasitet.
Minste sikre bøyeradius er beregnet for å holde den ytre fibertøyningen innenfor elastisitetsgrensen ved maksimal driftstemperatur. Dette sikrer at bøyningen ikke gradvis ovaliserer over tid.
For 10 mm OD PTFE-rør er rørets ytre radius r 5 mm. For å begrense tøyningen til 2 % ved 120 grader, minimum bøyeradius R=r / ε=5 / 0.02=250 mm. For 8 mm OD-rør, r=4mm og R=4 / 0.02=200mm.
Tabell 1: Anbefalte minimum bøyningsradier for PTFE varmevekslerrør
| Rør OD (mm) | Veggtykkelse (mm) | Minimum bøyeradius ved 20 grader (mm) | Minste bøyeradius ved 120 grader (mm) | Multiplikator av tube OD (ved 120 grader) | Notater |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.8 | 90 | 150 | 25× | Trange bend krever dorstøtte under bøying |
| 8 | 1.0 | 120 | 200 | 25× | Standard feltbøyeradius |
| 10 | 1.0 | 150 | 250 | 25× | Bruk bøyefjær eller form for konsistens |
| 10 | 1.2 | 160 | 260 | 26× | Tykkere vegg øker nødvendig radius noe |
| 12 | 1.0 | 180 | 300 | 25× | Større diameter krever naturligvis større radius |
| 12 | 1.5 | 200 | 320 | 27× | Tykk vegg øker nødvendig radius |
Den termiske utvinningseffekten
PTFE har en nyttig egenskap for feltbøyning: termisk gjenvinning. Hvis et rør bøyes kaldt til en radius litt strammere enn det anbefalte minimumet, vil oppvarming til 120-150 grader gjøre at polymerkjedene slapper av. Den indre spenningen fra bøying forsvinner delvis. Røret beholder sin bøyde form, men med redusert restspenning.
Denne teknikken tillater feltbøyninger med radier som er omtrent 20-30 % strammere enn den kalde-bøyminimum, forutsatt at røret deretter varmes-ved å sirkulere damp gjennom det ved lavt trykk før det settes i full drift. Oppvarmingsprosedyren bør dokumenteres i installasjonsveiledningen.
Krav til bøyeverktøy
Ustøttet håndbøying produserer inkonsekvente radier og risikerer lokal kinking. En bøyefjær-en spiralfjær som glir over rørets OD-gir ekstern støtte og forhindrer ovalisering under bøyning. En bøyeform-en formet blokk med ønsket radius-gir en konsistent bøyegeometri.
For feltinstallasjoner hvor det kreves flere identiske bend, er en enkel bøyefeste berettiget. Armaturet sikrer at hver bøy oppfyller minimumsradiuskravet og produserer et konsistent trykkfall over identiske rørkretser.
Sammendrag
Minste bøyeradius for PTFE-varmevekslerrør er 25 ganger rørets ytre diameter for kaldbøyning ved 20 grader og 25-27 ganger for bøyning ved 120 grader. Dette holder den ytre fiberbelastningen innenfor 2 % elastisk grense, og forhindrer langvarig krypeovalisering og flytbegrensning.
Termisk gjenvinning etter kaldbøyning tillater litt strammere radier med en kontrollert varmeinnstillingsprosedyre-. Bøyefjærer eller former sikrer konsistente, knekkefrie-bøyninger under feltinstallasjon.
Tekniske spesifikasjoner for bøyeprosedyrer for PTFE-rør og akseptkriterier er tilgjengelige ved innsending av rørdimensjoner, driftstemperatur, plassbegrensninger for installasjon og nødvendige bøyegeometrier.
