Zašto biste trebali izbjegavati korištenje remena od žičane užadi izravno na PFA grijač tijekom instalacije kako biste spriječili pucanje udubljenja?

Instalateri obično podižu i postavljaju u spremnik velike PFA grijače, posebno dugačke i teške grijače (2-3 m dugi, 10-20 kg težine) pomoću žičane užadi ili lančane dizalice. Izravni kontakt između čeličnog užeta i PFA plašta uzrokuje lokalno visoko tlačno naprezanje. Kontaktna površina žičane užadi (pojedinačne niti promjera 1-2 mm) je minimalna i stvara tlakove od 10-50 MPa pod težinom grijača. Tlačna čvrstoća tečenja PFA na sobnoj temperaturi je oko 12-15 MPa. Žičana užad čini udubljenja u PFA površini stvarajući trajnu deformaciju vidljivu kao utori ili oznake. Ova udubljenja daju koncentracije naprezanja koja djeluju kao početna mjesta za pukotine tijekom kasnijih temperaturnih ciklusa ili izlaganja kemikalijama. Pukotine rastu od točke ulegnuća kroz PFA stijenku uzrokujući prerano kolaps. Sigurna metoda je korištenje platnenih remena (najlonske ili poliesterske trake, minimalne širine 50 mm) ili podstavljenih greda za podizanje. Nikada nemojte dopustiti bilo kakav kontakt remena žičane užadi s PFA. Terenski nalazi pokazuju da su grijači koji se podižu žičanim užetom imali 3-5x veće stope nastanka pukotina na mjestima udubljenja nego grijači koji se podižu na tkaninu.

Ponašanje udubljenja i razvoj pukotina
Kada žičano uže (promjera 6 mm, struktura 6×19) nosi težinu grijača od 15 kg, sila se raspoređuje preko kontaktnih točaka. Kontaktna površina jednog omota je obično 50-200 mm2. Tlačno naprezanje je 0,5–3,0 MPa ispod granice tečenja. Ali grijač ne ostaje statičan tijekom dizanja. Ljuljanje, udari i neravnomjerna raspodjela opterećenja stvaraju vršna lokalizirana naprezanja 3-10x prosjek. Prolazni udar (potres podizanja) od 50 kg na kontaktnoj točki žice od 1 mm 2 proizvodi 500 MPa daleko iznad tlačne čvrstoće PFA. PFA je plastično deformiran i ostavlja trajno udubljenje dubine 0,1-0,5 mm. Brza deformacija izazvala je otvrdnjavanje polimera na dnu udubljenja i mikropukotine. Zid je mjestimično stanjen udubljenjem . Udubljenje od 0,3 mm na zidu od 2,0 mm smanjuje preostalu debljinu na 1,7 mm.

PFA bubri i komprimira se tijekom uzastopnih toplinskih ciklusa (grijač isključen/uključen). Udubljenje je koncentrator naprezanja s teorijskim faktorom koncentracije naprezanja (Kt) od 3-10, ovisno o oštrini udubljenja. Glatko udubljenje (Kt ≈ 3) povećava nominalno toplinsko naprezanje (2-4 MPa) na 6-12 MPa, približavajući se granici razvlačenja. Oštro udubljenje (Kt≈8) povećava naprezanje na 16-32 MPa, što je više od granice razvlačenja i dovodi do pojave pukotina. Pukotina se širi kroz debljinu stijenke od dna udubljenja obično u 100-1000 toplinskih ciklusa. U kemijskom okruženju, lom potiče pucanje pod utjecajem okoliša (ESC). Grijač koji bi mogao izdržati 10 000 ciklusa bez udubljenja mogao bi se pokvariti u 500 ciklusa ako ima udubljenje od žičane užadi.

Ispravni načini podizanja
Metoda podizanja Kontaktni tlak (tipično, MPa) Rizik od udubljenja Brzina nastanka pukotina (u usporedbi s platnenim remenom) Preporučeno za vas
Wire rope sling (6 mm) straight 10-50 (immediate), >100 na kontaktu Vrlo visoko 3-5× više Nikad
Remen od žičane užadi s gumenim crijevom (stijenka od 10 mm) 2–5 Srednje (crijevo se stisne, ali žica može prorezati) 2–3× više Samo privremeno
Izravna lančana remen 20–100Vrlo visoka 5–8 puta veća Nikad Najlonska mrežna remen (širina 25 mm) 0,5 – 1,0 Niska 1,0× (osnovna linija) malo lagano zagrijavanje
Remen od najlonske mreže (širine 50 mm) 0,2–0,5Vrlo nisko 0,8-1,0xStandardno za većinu grijača
Posebna podstavljena greda za podizanje<0.1 Negligible <0.5×Heavy, long, or crucial heaters
Podloga za vakuumsko podizanje Br. (nije u kontaktu) Ništa 0× Samo ravni glatki dijelovi
Privezak od tkanine, presvučen PTFE ili PFA 0,2–0,5 Vrlo nisko 0,8–1,0× Kemijska postrojenja (izbjegavajte kontaminaciju)
Inspekcija i sanacija
Pažljivo provjerite plašt prije ugradnje ako je PFA grijač podignut remenima od žičane užadi. Koristite povećanje od 5-10 x i jako svjetlo. Tražiti:

Vidljiva udubljenja ili utori (pomaknite vrhove prstiju po površini, udubljenja su opipljiva)

Izbjeljivanje uslijed stresa (bijele ili maglovite mrlje oko udubljenja uzrokovane mikropukotinama)

Izdignute neravnine ili pomaknuti materijal na rubu udubljenja

Svako oštećenje veće od 0,2 mm ili izbjeljivanje od stresa je razlog za odbijanje grijača. Grijač s minimalnim površinskim oznakama (dubina 0,1 mm, bez izbjeljivanja) mogao bi biti prikladan za rad s malim stresom (<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).

Dvije metode sanacije umanjuju rizik u nedostatku odbacivanja: (1) Ispolirajte područje udubljenja finim brusnim papirom (400-600 zrna) kako biste uklonili izbjeljivanje od stresa i izravnali grube rubove. Plitko poliranje (dubina reza < 0,1 mm). (2) Stavite komad PFA ili PTFE trake na udubljenje da služi kao sekundarna barijera. Ni sanacija ne vraća punu snagu. Grijač je pod povećanim rizikom.

Terensko istraživanje
Šest identičnih PFA grijača (dužina 2,5 m, 12 kg, stijenka 2,0 mm) stavljeno je u šest spremnika za oplatu u kemijskoj tvrtki. Tri grijača podignuta su pomoću najlonskih remena (50 mm širine). Zbog zahtjeva instalacije, tri grijača su podignuta žičanim priveznicama (promjera 10 mm). Svi grijači radili su na 85 stupnjeva u 15% H2SO4 uz dnevni toplinski ciklus (25 stupnjeva do 85 stupnjeva). Nakon 18 mjeseci, sva tri grijača podignuta žičanim užetom pokazala su pukotine na područjima udubljenja što je potvrđeno padom otpora izolacije (<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 MΩ. Postrojenje je promijenilo metodu ugradnje kako bi spriječilo korištenje priveznica od žičane užadi i nametnulo korištenje priveznica od tkanine za sve instalacije PFA grijača. Stopa neuspjeha pala je gotovo na nulu.

Zaključak: PFA remen od žičane užadi nije dopušten
Priveznice od žičane užadi ne smiju biti u izravnom kontaktu s PFA grijačem tijekom instalacije. Visoko lokalizirano tlačno naprezanje (10-100+ MPa) uzrokuje trajna udubljenja koja djeluju kao koncentratori naprezanja koji smanjuju život ciklusa topline za 70-90% i pokreću pukotine koje se šire kroz zid. Nikada nemojte koristiti platnene priveznice (najlonske ili poliesterske trake, minimalne širine 50 mm) ili podstavljene grede za podizanje. Tamo gdje prostorna ograničenja zahtijevaju upotrebu žičane užadi ili lančane priveznice, priveznica treba biti podstavljena gumenom ili silikonskom podstavom, debljine najmanje 10 mm, a napetost mora biti minimalna. Čak i s podstavom, provjerite ima li udubljenja prije postavljanja. Ne isplati se riskirati grijač od 1000 za remen od 20 žičane užadi. Način ugradnje jednako je važan za vijek trajanja grijača kao i specifikacija materijala. Uključite metode dizanja u dokumente o nabavi i osposobite instalatere. Nekoliko minuta brige u vrijeme postavljanja štedi mjesece nepotrebnog zastoja. Žičana užad i PFA ne idu zajedno. Ako ostavi trag, to znači da je grijač osuđen na rani kvar.