Nima uchun PFA isitgichining o'rnatish gardishini haddan tashqari-torklash ipning ildizida erta kuchlanishning yorilishiga olib kelishi mumkin?

PFA-encapsulated immersion heaters affix to tank walls or lids using mounting flanges-typically constructed of PVDF, polypropylene or stainless steel with a PFA overmold. When the flange is tightened it compresses a gasket against the tank surface to make a liquid tight seal. The installation instructions provide a torque range for the mounting bolts, however field failures commonly occur at the root of the threads in the bolt holes of the flange or the heater's own threaded fitting. These fissures occur weeks or months after installation, sometimes before the heater has run many running hours. The cause is neither a chemical attack or a heat degradation but a mechanical over straining during the installation of the . PFA, unlike metals, shows strong viscoelastic creep and no well-defined yield point. If an installation uses a torque greater than the specified range, the PFA surrounding the thread root is subjected to localised cold flow and tiny crazing occurs. Under the combined effects of residual installation stress and subsequent temperature cycling these crazes develop into complete cracks. A better understanding of this failure process involves investigation of the stress concentration at the thread roots and time-dependent failure behaviour of fluoropolymers.

Siqilish ostida ip ildizlarida stress konsentratsiyasi
PFA gardish yoki fittingdagi tishli birikma har bir ipning ildizida, ip profilining murvat tirgagi bilan uchrashadigan o'tkir radiusda tabiiy kuchlanish ko'taruvchisini taqdim etadi. Metall iplar uchun o'tkir ip ildizida kuchlanish kontsentratsiyasi omili (Kt) 2,5 dan 4,0 gacha, shuning uchun mahalliy kuchlanish murvat yukidan kelib chiqadigan nominal kuchlanishdan 2,5 dan 4,0 barobar ko'pdir. Pastroq modulli va yaxshi egiluvchanlikka ega bo'lgan PFA yanada yuqori samarali konsentratsiyaga ega, chunki polimer metall kabi samarali mahalliy hosildorlik orqali yuk ulushini yuklay olmaydi. Bolt momenti 15 Nm (50 mm gardish uchun odatiy) bo'lgan PFA gardishidagi M12 ipini chekli elementlarni o'rganish gardish yuzidagi nominal bosim kuchlanishiga nisbatan 22-28 MPa ipning ildizidagi eng yuqori asosiy kuchlanishni ko'rsatadi, faqat 3-4 MPa. Nominaldan 6-8 baravar yuqori kuchlanish konsentratsiyasi PFA murvat boshi ostida elastik ravishda deformatsiyalanishi va kuchni birinchi bog'langan ipga afzal ko'rishi natijasida yuzaga keladi.

Agar o'rnatuvchi 15 N·m o'rniga -moment-25 N·m dan ortiq bo'lsa, ipning ildizidagi eng yuqori kuchlanish chiziqli bo'lmagan-ko'tariladi. PFA mahalliy darajada taxminan 12 dan 14 MPa gacha (uning xona haroratida siqish quvvati) hosil qila boshlaydi. Hosil boʻlgandan soʻng, kuchlanish egri chizigʻi{17}}plastoga toʻgʻri keladi. Ammo ip ildizining shakli bir xil hosil berishga imkon bermaydi. Avval ildizdagi material yo'l beradi, keyin esa hosil zonasi tarqaladi. Plastmassa zonasi 25 N·m da ipning ildizidan taxminan 1,5–2,0 mm masofada joylashgan. Torkni olib tashlagach, elastik deformatsiyalangan zonalar tiklanishga harakat qiladi, lekin plastik deformatsiyalangan zona avvalgi shakliga qaytmaydi. Bu nomuvofiqlik polimer ildiz radiusi bo‘ylab cho‘zilgan - ildizida qoldiq kuchlanish tarangligini qoldiradi. Shaffof PFA namunalarida fotoelastik usullar bilan baholangan qoldiq kuchlanish darajasi bir martadan ortiq momentdan keyin 4–8 MPa ni tashkil qiladi. Ushbu qoldiq kuchlanishning o'zi bir vaqtning o'zida buzilishlarni keltirib chiqarish uchun etarli emas, lekin ish kuchlanishlarini qo'shadigan oldingi yuk sifatida ishlaydi.

Crazingdan Crackingga Termal Cycling bilan o'tish
Ko'pgina yarim kristalli polimerlarda bo'lgani kabi, PFA oddiy kuchlanish ostida an'anaviy yoriqlar o'rniga jingalaklarni rivojlantiradi. Ajralish - bu bo'shliq hudud bo'ylab cho'zilgan, odatda kengligi 1-5 mkm va uzunligi 50-200 mkm bo'lgan kuchli yo'naltirilgan polimer fibrillalarining yupqa tasmasi. Crazes energiyani o'zlashtiradi va minglab yuk tsikllari uchun nosozlikni barqarorlashtirishi mumkin. Jahldorlikdagi fibrillalar, odatda, qo'shimcha kuch yoki atrof-muhit bilan o'zaro ta'sir ostida singanida, ular haqiqiy yoriqlar hosil qiladi. To'g'ri torkalangan gardishda (moment belgilangan diapazonda) iplarning ildizlarida hosil bo'lgan har qanday tirqishlar isitgichning prognoz qilingan ishlash muddati davomida barqaror bo'lib qoladi, chunki o'rnatishdan qolgan qoldiq kuchlanish va termal tsiklning kuchlanishi yorilish chegarasidan-past bo'ladi. Haddan tashqari momentli gardishning sinishiga o'tishni osonlashtiradigan ikkita element-: Birinchidan, qoldiq kuchlanish kattaroqdir (optimal moment uchun 4-8 MPa va. 1-2 MPa), bu esa yorilish kuchlanishidan oshib ketgunga qadar kamroq bardoshlik imkonini beradi. Ikkinchidan, kattaroq plastik zona ipning ildizida jinnilikni boshlaydigan uzunroq nuqsonga olib keladi. Ajablanish uchidagi stress intensivligi omili aysh-uzoqlik uzunligining kvadrat ildiziga proportsionaldir, shuning uchun uzoqroq boshlang'ich jinnilik tarqalishi uchun kamroq qo'shimcha kuch talab qiladi.

Termal aylanish tufayli kuchaygan kuchlanish barqaror jingalaklarni tarqaladigan yoriqlarga aylantiradi. Har safar isitgich atrof-muhit haroratidan ish haroratiga (masalan, kislota bilan ishlov berish vannasi uchun 25 darajadan 90 darajagacha) aylanganda PFA gardish metall murvatdan ko'ra ko'proq kengayadi. Buning sababi, PFA ning termal kengayish koeffitsienti (100-120 ppm / daraja) zanglamaydigan po'latdan (17 ppm / daraja) taxminan olti baravar yuqori. Ushbu differentsial kengayish qoldiq o'rnatish kuchlanishiga qo'shimcha ravishda, murvat atrofidagi PFAda qo'shimcha kuchlanish kuchlanishini keltirib chiqaradi. 50 mm gardish va 4 x M8 murvat uchun haroratning 70 darajaga oshishi murvat teshigi atrofidagi PFAda qo'shimcha 5-7 MPa kuchlanish kuchlanishiga olib keladi. Yaxshi torkalangan gardishda umumiy kuchlanish (qoldiq 1 - 2 MPa + termal 5 - 7 MPa) 6 - 9 MPa ni tashkil qiladi, bu ko'pchilik PFA darajalari uchun -yorilishga{25}}o'tish uchun 10 - 12 MPa chegarasidan past. Haddan tashqari momentli gardish uchun jami kuchlanish 9–15 MPa (qoldiq 4–8 MPa va termal 5–7 MPa), bu oʻtish chegarasidan oshib ketadi. 100-500 termal tsikldan so'ng ip ildizida yoriqlar paydo bo'ladi va keyingi davrlarda gardish qalinligi bo'ylab rivojlanadi. Odatiy{40}}devorga yorilish haddan tashqari momentning og'irligiga va ish haroratiga qarab, tirqishdan yorilishga o'tish boshidan boshlab 1000-3000 tsiklni talab qiladi.

Yoriq o'sishidan oldin-ortiqcha momentning shikastlanishini aniqlash
O'rnatishdan so'ng darhol tashqi gardish yuzasida haddan tashqari-torklanish natijasida etkazilgan zarar aniq ko'rinmaydi. Buzilishlar va plastik deformatsiyalar ipning ildizidagi murvat teshigi bilan cheklangan va vizual tekshirish orqali aniqlanmaydi. Biroq, yoriqlar sirtga yetib borgunga qadar, -torklangan PFA gardishlarini aniqlashga imkon beruvchi uchta zarar etkazmaydigan yondashuvlar mavjud. Birinchi usul - murvat momentini ushlab turishni o'lchash. Flanjni belgilangan momentga o'rnating, murvat boshining gardishga nisbatan o'rnini belgilang, so'ng xona haroratida 24 soatdan keyin -momentni qayta tekshiring. Polimer sovuq doimiy siqilish ostida oqib o‘tganda,-torklangan va haddan tashqari{11}}o‘zgaruvchan PFA 24 soat ichida dastlabki momentning 30-50% ni yo‘qotadi. To'g'ri tortilgan gardish dastlabki momentning atigi 5-15 foizini yo'qotadi. Agar aniq oqish bo'lmasa va moment yo'qolishi 25% dan ortiq bo'lsa, gardish ushbu o'rnatishda yoki undan oldin -torklangan bo'lishi mumkin. Ikkinchi variant - murvatni olib tashlangandan so'ng, murvat teshigiga burg'ulash doirasi yoki optik tolali probni joylashtirishdir. Kattalashganda, ip ildizlari oqartirilgan yamoqlarni ko'rsatadi, bu jarayon stressni oqartirish deb ataladi, bu mikro-bo'shliqning rivojlanishi natijasidir. Haddan tashqari torkalangan ip ildizlari birinchi ikkita ipning butun ildizi bo'ylab doimiy oq chiziqni ko'rsatadi. To'g'ri tortilgan ildizlarda oqlash yoki izolyatsiya qilingan mayda oq dog'lar yo'q.

Uchinchi usul - gardishda o'rnatilgan tuproq tekisligi bo'lsa, elektr uzluksizligini tekshirish. Bu yarimo'tkazgichli ilovalar uchun PFA isitgichlari uchun umumiy konfiguratsiya. Haddan tashqari -torklanish gardish qalinligida yoriqlar yoki qattiq yorilishlarni keltirib chiqaradi, bu esa namlikning yer tekisligiga kirishiga imkon beradi. Tuproq tekisligi va tank suyuqligidagi mos yozuvlar elektrod o'rtasidagi qarshilikni o'lchang. To'g'ri muhrlangan gardish 1000 MŌ dan ortiq qarshilikni ko'rsatadi. Ip ildizidan boshlangan sinishi bo'lgan gardish 100-500 MŌ ni ko'rsatadi. Devorning qisman yorilishi gardish 1-100 MŌ. Bu sinov faqat uzluksiz Supero'tkazuvchilar qatlamli troyniklar uchun amal qiladi va barcha-PFA gardishlari uchun emas. Momentni ushlab turish usuli barcha PFA gardishlari uchun eng ishonchli dala diagnostika usuli hisoblanadi.

Moment chegarasi bo'yicha tavsiyalar va buzilishning oldini olish bo'yicha qo'llanma
Quyidagi jadval odatdagi PFA gardish va ip o'lchamlari uchun tavsiya etilgan maksimal moment qiymatlarini va bu cheklovlardan oshib ketish oqibatlarini taqdim etadi. Qiymatlar soqolsiz toza, quruq ip uchundir (moylangan iplar ishqalanishni kamaytiradi va bir xil moment uchun oldingi yuklanishni oshiradi, shuning uchun 20 - 30% momentni kamaytirish kerak). Barcha tavsiyalar o'rnatish vaqtida xona haroratida PFA uchun. O'rnatish vaqtida gardish harorati 40 darajadan yuqori bo'lsa, moment qiymatlari 15% ga tushirilishi kerak.

Gardish yoki o'rnatish turi ipning o'lchami Tavsiya etilgan moment diapazoni (N·m) moment chegarasi (N·m) PFA chegarasida yorilish uchun kutilgan davrlarning chegaradan oshib ketishining oqibatlari-kapsullangan gardish, 50 mm diametrli M6 4 dan 6 10gacha bo'lgan diametrli ipning o'rtacha kuchlanishi:{4} ipning ildizi 5 dan oshib ketadi. 24 soat 500-1000 sikl ichida momentning 35% yo'qolishi DT=70 daraja
PFA encapsulated flange, 80 mm diameter M8 8-12 18 Moderate to severe Visible crazing at root Torque loss >40% 200-500 tsikl
PFA bilan qoplangan gardish, diametri 100 mm M10 12–16 22 Og'ir: gardish yuzining plastik deformatsiyasi, birinchi ipda yoriqlar paydo bo'ladi 50–200 tsikl
Qattiq PFA tishli armatura (NPT yoki BSP) 1/2 dyuym (DN15) 3–5 8 Ipni yechish xavfi, 10–50 tsiklda ip ildizida kuchlanish yorilishi (darhol nosozlik tez-tez uchraydi)
Qattiq PFA tishli fitting 3/4 dyuym (DN20) 5-8 12 Flanjning yorilishi, fitting murvat 20-100 tsiklda ushlanishi mumkin

Ortiqcha momentning shikastlanishining oldini olish-asbob tanlash va o'qitishni o'z ichiga oladi.