Puščanje, ki nastane na spoju med PTFE cevjo in cevno ploščo, je še posebej težavno, ker omogoča mešanje procesne tekočine s servisno tekočino ali obratno. Za razliko od kovinskih izmenjevalcev, kjer so cevi varjene ali valjane, so PTFE cevi odvisne od mehanskih tesnil, ki se lahko sčasoma sprostijo. Razumevanje mehanizma okvare in razpoložljivih metod popravila je bistveno za ponovno vzpostavitev celovitosti izmenjevalnika. Ta priročnik opisuje vzroke za takšno puščanje in postopke zaPopravilo puščanja cevne plošče toplotnega izmenjevalnika PTFE.
Kako so PTFE cevi zatesnjene na cevno ploščo
V toplotnem izmenjevalniku z ohišjem-in-cevmi iz PTFE je cevni snop sestavljen iz številnih PTFE cevi z majhnim-premerom (običajno 2–10 mm ID), ki gredo skozi kovinsko cevno ploščo (običajno iz nerjavečega jekla ali ogljikovega jekla). Ker PTFE ni mogoče variti ali metalurško lepiti, se uporabljajo tri običajne metode tesnjenja:
Kompresijski fitingi– Matica tesnila stisne obroček ali elastomerno tesnilo okoli PTFE cevi, kar ustvari tlačno{0}}tesen spoj. To je običajno pri manjših izmenjevalnikih in zamenljivih snopih cevi.
Razširjena cev se konča s tesnili– Konec PTFE cevi se segreje in razširi navzven v stožčasto obliko. Tesnilo (PTFE ali elastomer) je nameščeno med razširitvijo in cevno ploščo, zadrževalna plošča pa stisne razširitev ob cevno ploščo.
O- tesnila– V cevno ploščo so strojno vdelani utori, okoli cevi pa je stisnjen O-obroč (običajno Viton ali PTFE-inkapsuliran silikon). Podporni-obroč preprečuje iztiskanje.
Vse te metode temeljijo na ohranjanju trajne vpenjalne sile. Tesnilo je učinkovito le, dokler je stiskanje zadostno za premagovanje razlike v tlaku med stranjo lupine in cevi.
Primarni vzrok puščanja: termični cikel
Terenski pregledi pogosto ugotovijo, da se puščanje cevne plošče pojavi po obdobju normalnega delovanja, ne takoj po namestitvi. Glavni vzrok je toplotno kroženje. PTFE se razširi in skrči približno sedemkrat bolj kot kovinska cevna plošča (koeficient toplotne razteznosti: PTFE ~120–150 × 10⁻⁶/K, nerjavno jeklo ~16–18 × 10⁻⁶/K). Med običajnim ciklom ogrevanja in hlajenja:
Ko se izmenjevalnik segreje od sobne do delovne temperature (npr. 20 stopinj do 150 stopinj), se PTFE cevi aksialno razširijo veliko bolj kot cevna plošča. Ta razširitev podaljša cevi in potencialno zmanjša kompresijsko silo na tesnila, če zasnova ne omogoča gibanja.
Ko se izmenjevalnik ohladi, se cevi skrčijo bolj kot cevna plošča, potegnejo stran od tesnila in ustvarijo vrzel.
Ponavljajoči se cikli lahko povzročijo, da se tesnilo sprosti, še posebej, če je bil začetni stisk neznaten. Poleg tega PTFE kaže pojav, imenovanhladen tok (lezenje)pod trajnim stiskanjem. Sčasoma se PTFE material počasi deformira, kar zmanjša kontaktni tlak na vmesniku tesnila. Pogost scenarij je puščanje, ki se začne postopoma-z majhno kapljanjem ali navzkrižno-kontaminacijo-in se poslabša, ko se cikli kopičijo.
Diagnostični znaki puščanja cevne plošče
Puščanje iz cevne plošče se prepozna po:
Navzkrižna-kontaminacija– Procesna tekočina se pojavi na servisni strani (npr. parni kondenzat postane kisel ali hladilna voda kaže kemično onesnaženje).
Zmanjšanje tlaka– Stran lupine ali cevi med hidrostatičnim preskusom ne more zadržati tlaka.
Vidno puščanje– Tekočina, ki kaplja iz spoja med cevno ploščo in prirobnico lupine (za vlečne -skozi snope).
Priporočljivo je, da se kakršno koli domnevno puščanje cevne plošče potrdi z izolacijo izmenjevalnika in izvedbo tlačnega preizkusa na eni strani, medtem ko opazujete drugo.
Možnosti popravila puščajočih spojev PTFE cevnih plošč
Ustrezno popravilo je odvisno od načina tesnjenja in števila puščajočih cevi.
1. Ponovno zategovanje kompresijskih nastavkov
Pri izmenjevalcih s posameznimi kompresijskimi nastavki (npr. uvodnimi maticami na vsaki cevi) lahko ponovno zategovanje ustavi puščanje. Postopek:
Izmenjevalec je izklopljen, izpraznjen in-izpuščen tlak.
Pokrov za stranski dostop do cevi je odstranjen.
Vsaka matica tesnila se zrahlja za en-četrt obrata, nato pa se ponovno-navije na vrednost navora, ki jo določi proizvajalec (običajno 2–10 N·m za majhne PTFE cevi, odvisno od premera).
Izogibajte se pre-pretiranemu zategovanju, saj lahko prevelik navor poči ali iztisne PTFE cev.
Po ponovnem -zategovanju se izvede tlačni preizkus, da se preveri, ali je puščanje prenehalo.
V mnogih primerih en sam povratni-navor obnovi celovitost tesnila. Če pa je PTFE trajno hladno-tekel, lahko ponovno-zategovanje zagotovi le začasno olajšanje.
2. Ponovno zatesnitev razširjenih koncev cevi ali tesnilnih spojev
Pri razširjenih koncih cevi s tesnili je prvi korak ponovno-privijanje vijakov pritrdilne plošče. Če se puščanje nadaljuje, bo morda treba konec cevi ponovno-razširiti ali zamenjati tesnilo. To je bolj invazivno popravilo:
Snop cevi se odstrani iz lupine (za odstranljive zasnove snopa).
Cev, ki pušča, je prepoznana in izolirana.
Zadrževalna plošča in tesnilo se odstranita iz prizadete cevi.
Obstoječa končnica se skrbno odreže, konec cevi pa se ponovno -razžari s posebnim orodjem za rezilo iz PTFE (ogrevan trn ali orodje za hladno-oblikovanje).
Nameščeno je novo tesnilo (PTFE ali združljiv material) in zadrževalna plošča je ponovno -pritegnjena.
To popravilo se običajno izvede v delavnici in ne na terenu. Za več cevi, ki puščajo, lahko pride v poštev popolno ponovno-razžaganje celotnega svežnja.
3. Zamašitev cevi (začasni ukrep)
Če ena sama cev pušča in izmenjevalnika ni mogoče izklopiti zaradi popolnega popravila, lahko puščajočo cev zamašite. Zamašitev izolira cev od tokokroga tekočine in preprečuje navzkrižno-kontaminacijo. Vendar sorazmerno zmanjša efektivno površino prenosa toplote. Če na primer zamašite 5 % cevi, se toplotna učinkovitost zmanjša za približno 5 %.
Postopek priklopa:
Stožčasti PTFE ali kovinski čep je vstavljen v vsak konec cevi, ki pušča.
Čep se zabije na svoje mesto s kladivom ali stiskalnico, pri čemer se cev rahlo razširi, da se ustvari tesnilo.
Za večjo zanesljivost je čep pritrjen z zadrževalno matico ali lepilom (npr. epoksi, ocenjeno za temperaturo postopka).
Zamašitev cevi se šteje za začasno popravilo. Trajno popravilo (ponovno -zapiranje ali zamenjava svežnja) je treba načrtovati ob naslednjem načrtovanem izpadu.
Varnostna opomba
Puščanje iz cevne pločevine ogroža celovitost procesa. Navzkrižna-kontaminacija lahko povzroči kemične reakcije, korozijo nadaljnje opreme ali težave s kakovostjo izdelkov. Izmenjevalec je treba nemudoma izklopiti, da preprečite nadaljnje mešanje nezdružljivih tekočin.
Preprečevanje: pravilna začetna namestitev in oblikovanje tesnila
Tveganje puščanja cevne plošče je zmanjšano s pravilno začetno namestitvijo in zasnovo tesnila. Ključni dejavniki vključujejo:
Ustrezna začetna kompresija– Vrednosti navora morajo biti v območju proizvajalca. Premalo-zategovanje povzroči zgodnje puščanje; preveč-zategovanje povzroči hladen tok.
Elastična kompenzacija– Tesnila, zasnovana z vzmetnimi-komponentami (npr. Belleville podložke za matico uvodnice), ohranjajo stiskanje kljub toplotnemu kroženju in lezenju.
Nadzorovano toplotno kroženje– Izogibati se je treba hitremu segrevanju ali ohlajanju. Počasna stopnja naraščanja (npr. 1–2 stopinji na minuto) omogoča, da se PTFE bolj enakomerno razširi ali skrči s kovinsko cevno ploščo.
Občasno ponavljanje-– Pri kritičnih izmenjevalnikih je priporočljiv ponovni -navor vseh kompresijskih fitingov po prvih 100 toplotnih ciklih.
Zaključek
Puščanje iz cevne plošče v toplotnih izmenjevalnikih PTFE je najpogosteje posledica termičnega kroženja in hladnega toka PTFE, ki sprosti mehanska tesnila, ki držijo cevi na mestu. Možnosti popravil vključujejo ponovno-zategovanje kompresijskih fitingov, ponovno-razširjanje koncev cevi z novimi tesnili ali zamašitev posameznih cevi kot začasen ukrep. APopravilo puščanja cevne plošče toplotnega izmenjevalnika PTFEje pogosto uspešno, če se izvaja pravočasno in pravilno. Pravilna začetna namestitev z ustreznim stiskanjem in, kjer je mogoče, vzmetno-kompenzacijo močno zmanjša tveganje puščanja. Redni pregledi celovitosti tesnila in nadzorovano toplotno kroženje sta modra preventivna ukrepa, ki podaljšata življenjsko dobo izmenjevalnika in preprečita navzkrižno-kontaminacijo.
