Kakšna je primerjava varjenih in zatesnjenih spojev PTFE cevi-in-cevne plošče glede zanesljivosti in možnosti servisiranja?

Vsaka povezava PTFE cevi-in-cevno ploščo je potencialni kanal za puščanje. Ta vmesnik je zatesnjen na dva različna načina, mehansko tesnjenje s stiskanjem ali toplotno varjenje PTFE. Ta izbira vpliva na začetno tesnost in dolgoročne možnosti vzdrževanja. Pri končni obdelavi površin in kemičnih procesih, kjer so korozivne tekočine in toplotno kroženje običajni, je ključnega pomena razumeti kompromise med varjenimi in zatesnjenimi spoji cevi-in-cevno ploščo za zanesljiv izmenjevalnik toplote.

Ključni tesnilni vmesnik
V toplotnem izmenjevalniku z ohišjem-in-cevjo iz PTFE mora biti vsaka cev na enem ali obeh koncih togo pritrjena na cevno ploščo. Spoj mora prenesti diferenčni tlak, toplotno raztezanje, kemični napad in preprečiti uhajanje med tekočinami na strani cevi in ​​tekočinami na strani lupine. To težavo s tesnjenjem otežuje nizka površinska energija in znatna toplotna ekspanzija PTFE, ki ga je težje zatesniti kot kovinske cevi.

Razvita sta bila dva bistveno različna pristopa:

Zatesnjeni (mehanski kompresijski) spoji - Konec cevi je razširjen in ločeno tesnilo (PTFE, elastomerno ali inkapsulirano) je stisnjeno med razširitvijo cevi in ​​cevno ploščo z navojnim priključkom ali podložnim obročem.

Varjeni (termofuzijski) spoji. Konec cevi je termično spojen neposredno s PTFE cevno ploščo ali PTFE oblogo, ki je pritrjena na kovinsko cevno ploščo, kar povzroči neprekinjeno, homogeno strukturo PTFE.

Tesnjen PTFE spoj cevi-in-cevne pločevine
Pri izvedbi s tesnilom je vsaka cev iz PTFE speljana skozi luknjo v cevni plošči. Cev je na koncu segreta in razširjena, da se oblikuje ovratnik. Sekundarno tesnilo (običajno iz PTFE, PFA ali PTFE-inkapsuliranega elastomera) je nameščeno med cevno razširitvijo in protiudolbino v cevni plošči. Aksialna sila navojne matice, podpornega obroča ali kompresijske plošče stisne tesnilo in ustvari tesnilo.

Prednosti tesnilnih spojev
Možnost servisiranja na terenu - Posamezne cevi je mogoče zamenjati na terenu brez zamenjave celotnega svežnja. Če ena cev pušča ali je poškodovana, je treba matico zrahljati, odstraniti staro cev, razširiti in namestiti novo cev ter zamenjati tesnilo. To je ključna prednost v obratih, kjer je treba zmanjšati čas izpada in so na voljo rezervne cevi.

Nižji vnaprejšnji stroški orodja - Orodja za razžiganje in napeljave za sestavljanje so zelo dostopni v primerjavi s specializirano opremo za varjenje. Na splošno so tesnilni priključki stroškovno-učinkovitejši za majhne{3}}konstrukcije izmenjevalnikov toplote ali po meri.

Toleranca na neporavnanost cevi - Mehanski kompresijski spoj lahko sprejme majhne razlike v dolžini in položaju cevi, kar olajša sestavljanje.

Razstavljanje za pregled - Cevni snop je mogoče delno razstaviti, da pregledate posamezne konce cevi, tesnila in cevno ploščo, ne da bi poškodovali katero koli komponento.

Prednosti in slabosti tesnilnih spojev
Sprostitev in lezenje tesnila - PTFE in elastomerna tesnila se sčasoma sprostijo, zlasti med temperaturnimi cikli. Tlačna obremenitev tesnila se zmanjša in lahko pride do puščanja. Kompresijske matice zahtevajo občasno ponovno -zatezanje, kar je lahko problematično v zaprtem kanalu izmenjevalnika.

Več poti puščanja - Vsak spoj cevi ima tri možne vmesnike puščanja: cev-na-tesnilo, tesnilo-na-cevno ploščo in navoji ali tesnilo podpornega obroča. Statistično gledano je verjetnost puščanja večja, če je v svežnju na stotine cevi.

Tveganje korozije v razpokah - PTFE je dobro odporen proti koroziji, vendar lahko stisnjeno območje tesnila ustvari reže, kjer se lahko ujamejo jedke procesne tekočine in napadejo spodaj ležeče kovinske komponente cevne plošče, če se PTFE obloga zlomi.

Upravljanje navora - Pravilen nadzor navora je ključnega pomena za pravilno montažo. Pod navorom povzroči puščanje, čezmerno navor lahko razbije PTFE nastavek ali poškoduje cevno ploščo.

Večji odtis - Kompresor (matice, podložni obroči) zahteva dodaten prostor na cevni plošči, kar omejuje število cevi, ki jih je mogoče zapakirati v dani premer ohišja.

Varjeni spoji cevi iz PTFE na cevno ploščo
V varjeni konfiguraciji so konci PTFE cevi toplotno spojeni s PTFE cevno ploščo ali s PTFE oblogo, ki je mehansko pritrjena na kovinsko cevno ploščo. Pri varilnem postopku se konec cevi in ​​površina cevne plošče segrejeta na temperaturo nad tališčem PTFE (približno 327 stopinj) z uporabo pritiska, da dobimo homogeno talilno cono. Cev in cevna plošča po ohlajanju postaneta en neprekinjen kos PTFE.

Prednosti varjenih spojev
Popolna neprepustnost – zvarjeni spoj je iz homogenega PTFE, brez vmesnikov, tesnil ali rež. Če je izveden pravilno, je-neprepusten za celotno življenjsko dobo izmenjevalnika. Brez tesnil, ki bi jih bilo treba sprostiti ali ponovno naviti.

Brez vzdrževanja - Varjeni spoj ne potrebuje rednega vzdrževanja. To je velika prednost na nedostopnih mestih ali ko je vzdrževalno delo drago.

Povečana gostota cevi - Brez strojne opreme za stiskanje je mogoče cevi tesneje zapakirati, kar daje večjo površino za prenos toplote pri enakem premeru lupine.

Boljša kemična združljivost - Brez elastomera ali zaprtih tesnil pomeni, da ni skrbi zaradi kemičnih napadov na materiale, ki niso -PTFE. Čisti PTFE na celotni namočeni površini.

Izboljšana odpornost na kroženje toplote - Popolnoma zlit spoj se širi in krči skladno s cevjo. Brez tesnila, ki bi zaradi cikličnih temperaturnih nihanj izgubilo kompresijo.

Slabosti varjenih spojev
Ni -uporabno servisirati - Če ena cev pušča, je ni mogoče zamenjati posebej. Običajni postopek popravila je zamašitev cevi, ki pušča (zabijanje PTFE čepa v konec cevi in ​​njegovo varjenje). Aktivno območje prenosa toplote se z zamašitvijo zmanjša. Če pušča več kot ena cev, je treba zamenjati celoten snop.

Zahtevana posebnost varilnega postopka – varjenje PTFE ni običajno strokovno znanje, ki bi ga imeli v trgovini. Potrebuje natančen nadzor temperature, čiste površine in sofisticirano opremo (vroče plošče, tlačni aplikatorji). Slabo narejeni zvari s skritimi votlinami ali onesnaževalci lahko povzročijo zgodnjo odpoved.

Visoki začetni stroški za majhne količine - Razvoj orodij in postopkov za varjene spoje je dražji od osnovnih orodij za kolebljenje. Za majhne snope (manj kot 50 cevi) so tesnilni spoji morda cenejši.

Težave pri pregledu - Varjene spoje je težko pregledati ne-destruktivno. PTFE zvari se običajno ne pregledujejo z rentgenskimi žarki ali ultrazvokom. Kakovost se vzdržuje s procesno kontrolo in rušilnim testiranjem vzorcev.

Ni varljivo na terenu - Varjenje spojev je treba opraviti v tovarni pod nadzorovanimi pogoji. Cevi ni mogoče zamenjati na terenu. Če med servisiranjem pride do puščanja, se celoten sveženj zapre ali zamenja.

Premisleki glede postopka varjenja PTFE
Čisti PTFE zaradi zelo visoke viskoznosti taline ne teče hitro in ga zato ni enostavno variti. Zato veliko "varjenih" PTFE toplotnih izmenjevalnikov dejansko uporablja PFA (perfluoroalkoksi) cevi in ​​cevne pločevine. PFA ima podobno kemično odpornost in temperaturne značilnosti kot PTFE, vendar ga je mogoče obdelati s-taljenjem in zvariti z talilno obdelavo z uporabo tradicionalnih postopkov z vročo-ploščo ali ogrevanim-orodjem. Pri določanju varjenega spoja je ključno navesti, ali je material PTFE ali PFA, saj je zanesljivost varjenja drugačna.

Za aplikacije, ki potrebujejo pristen PTFE, se uporablja posebna tehnika sintranja ali toplo{0}}fuzije. Oba konca cevi in ​​cevno ploščo se segrejeta skoraj do stopitve in potisneta skupaj ter ohladita pod nadzorovanimi pogoji. Ta metoda je bolj občutljiva na kontaminante in za najboljše rezultate zahteva pogoje čistega prostora.

Varjena tehnika ponuja monolitno PTFE ogrodje brez tesnil, razpok in brez rednega vzdrževanja. Varjeni spoji: kritične zanke visoke{1}}čistosti, kot so medicinska voda, proizvodnja polprevodnikov in izjemno čisti kemični procesi, uporabljajo varjene spoje kot normo.

Tabela 2 Primerjava spoja varjene in tesnjene PTFE cevi s cevno ploščo
Značilnost Varjeni spoj Tesnilni (mehanski) spoj
Celovitost puščanja Odlično - homogeno zlitje, brez vmesnikov Dobro - odvisno od stiskanja tesnila in navora
Možne poti puščanjaEna (okvara spoja, ne le pretrganje cevi) Trije ali več na cev (cev-do-tesnila, tesnilo-do-cevne pločevine, strojna oprema)
Sprostitev/polzenje tesnila Ni uporabno Da – ponovno-pritegnite v intervalih
Popravljivost na terenu Ni – cevi, ki puščajo, morajo biti zatesnjene; zamenjava svežnja za številna puščanja Da – posamezne cevi je mogoče zamenjati na terenu
Učinek termičnega kroženja. Odličen – spoj se odpira in zapira enakomerno. Pošteno - kroženje lahko zmanjša obremenitev tesnila
Prvi strošek (majhen sveženj, manj kot 50 cevi) Višji (specializirana orodja) Nižji (osnovno stiskanje in sežiganje)
Initial Cost (Large Bundle, >200 cevi) Manj strojne opreme (več cevi na kvadratni palec) Višje (veliko matic in podpornih obročev)
Gostota pakiranja cevi Visoka (brez strojne opreme za stiskanje) Nižja (potreben prostor za strojno opremo)
Pogostost vzdrževanja Brez – občasno zamašitev samo, če cev odpove Periodično – menjava tesnila in ponovni-priteg
Tveganje korozije v režah PTFE, ne-homogeno Nizko do zmerno - Prisotne reže na tesnilu
Tipičen material PFA (prednostno) PTFE (poseben postopek) PTFE (razširjena cev) s tesnilom PTFE ali FEP
Inšpekcijska metoda Kontrola procesa + preskus vzorca uničenja Vizualno, preverjanje navora, preskus tlaka
Navodila za uporabo
Kdaj uporabiti tesnilne povezave
Tesnjene spojke cevi-na-cevno ploščo iz PTFE so namenjene za:

Pomembna je enostavnost servisiranja na terenu. Zamenjava posameznih cevi je lahko koristna v objektu z omejeno rezervno kapaciteto snopov ali dolgimi dobavnimi časi za nadomestne snope.

Toplotni izmenjevalnik je skromen (površina manjša od 1 m2) ali pa ima malo cevi (manj kot 50). Stroški varilnega orodja se ne splačajo.

Pričakuje se, da bo snop mehansko poškodovan (npr. zaradi grobih čistilnih orodij ali trdnih delcev v procesni tekočini) in pričakovana je zamenjava cevi.

Vzdrževalno osebje ve, kako ponovno-naviti, in ima dostop do koncev cevi za redne preglede.

Uporablja se v standardnem industrijskem kemičnem procesu, kjer je mogoče dopustiti majhna puščanja in jih občasno odpraviti.

Za-izvedbe, ki jih je mogoče servisirati na terenu, uporabljajo spoje s tesnilom kot dokazan industrijski standard.

Kdaj uporabiti varjene spoje
Kjer so varjeni spoji prednostni:

Celovitost puščanja mora biti absolutna. Zanke visoke čistosti, farmacevtski vodni sistemi, polprevodniške mokre klopi in jedrske aplikacije ne dopuščajo nobene navzkrižne kontaminacije med tekočinami na strani cevi in ​​na strani lupine.

Toplotni izmenjevalnik bo uporabljen v položaju, kjer občasno ponovno -napenjanje ni mogoče (npr. potopljen v rezervoar, v tlačni posodi ali v območju sevanja).

Toplotno kroženje je pogosto hudo. Ena od glavnih prednosti zvarjenega spoja je njegova sposobnost enakomernega raztezanja brez zrahljanja tesnila.

Paket je ogromen (na stotine cevi). Povečana gostota cevi in ​​odstranitev strojne opreme zmanjšata celotno velikost in stroške izmenjevalnika.

Brez vzdrževanja, potrebna je dolga življenjska doba. Pravilno zvarjen snop PFA lahko zdrži 10-15 let brez vzdrževanja spoja.

V primeru kritičnih zank visoke-čistosti je dovoljena samo varjena možnost.

Mešani modeli
Nekateri proizvajalci uporabljajo hibridno zasnovo. Ena cevna plošča je pritrjena na cevi z varjenjem, druga cevna plošča pa ima tesnilo ali razširitev spoja, ki omogoča toplotno raztezanje. Lahko pa ima cevna plošča na cevi privarjeno oblogo iz PTFE. Podloga je fizično pritrjena na kovinsko cevno ploščo. Ti hibridi poskušajo združiti celovitost puščanja pri varjenju z uporabnostjo mehanskih spojev, vendar dodajajo kompleksnost in stroške.

Končna obdelava površin Praktični premisleki
Pri večini aplikacij za končno obdelavo površin (galvanizacija, eloksiranje, dekapiranje itd.) je odločitev za uporabo varjenih ali tesnilnih povezav funkcija kemije kadi in filozofije vzdrževanja:

Brezelektrično nikljanje - Te kopeli se lahko spontano razgradijo, če so onesnažene z določenimi kovinami. Če tekočina s strani ohišja (para ali vroča voda) uhaja v kad, lahko pride do odlagališča. Da bi to preprečili, so običajno predvideni varjeni spoji.

Trdo kromiranje - Kopel je nekoliko jedka, vendar ni zelo občutljiva na kontaminacijo. Tesnilni spoji so pogosti, ker je zaželeno zamenjati posamezne cevi, ko pride do mehanskih poškodb med nalaganjem v stojalo.

Anodizirajoče kopeli (žveplova kislina) – zmerne zahteve glede čistosti Uporabljata se obe vrsti spojev.

Dekapirne kopeli (klorovodikova ali dušikova/fluorovodikova kislina) - Zelo jedko.

Prav tako je treba opozoriti, da spoj cevi s cevno ploščo ni edina možna pot puščanja. Preglejte tudi tesnilo med cevno ploščo in ohišjem, šobe ohišja in dilatacijske spoje. Varjeni cevni spoj na sicer tesnjenem izmenjevalniku se še vedno zanaša na ohišje tesnila, ki zagotavlja splošno celovitost.

Sklepi.