Изазов топлотног удара у шаржном каустичном загревању
Серијски резервоари каустичне соде круже од 15 степени (свеже пуњење) до 80 степени (температура процеса) и назад током пражњења и поновног пуњења. Када су грејачи изложени хладном каустику након топлог рада, развија се стрес топлотног шока. Дебљина зида ПФА одређује отпорност на пуцање услед ових брзих промена температуре. Квантитативна анализа из 18 постројења за прераду каустике показује да зидови од 1,5 мм ПФА преживљавају 800-1200 циклуса пре пуцања. Зидови од 2,5 мм преживљавају 1800-2500 циклуса, а зидови од 3,0 мм прелазе 3000 циклуса.
Механизам топлотног удара и прорачун напона
Када се врући ПФА грејач (80 степени) изненада урони у хладни каустик (15 степени), површина се брзо скупља док унутрашњост остаје проширена. Ово ствара затезни напон на површини, израчунат као σ=Е × × ΔТ / (1-ν), где је Е модул (480 МПа на 80 степени), коефицијент експанзије (120 ппм/степен), ΔТ је 65 степени, а ν је Поиссонов однос (0.). Теоријски напон је 480 × 120е-6 × 65 / 0.54=6.9 МПа. ПФА затезна чврстоћа је 25-28 МПа, тако да појединачни удари не изазивају квар. Међутим, поновљени циклуси изазивају иницирање и ширење прслине од замора.
Животни век у односу на дебљину зида
Убрзано тестирање са пуним гашењем од 80 до 15 степени у 50% НаОХ, са излагањем ваздуху између циклуса (без принудног хлађења):
| Дебљина зида (мм) | Топлотни напон на површини (МПа) | Циклуси до прве видљиве пукотине | Циклуси до{0}}пукотине у зиду | Фаилуре Моде |
|---|---|---|---|---|
| 1.5мм | 6.9 | 800 | 1,200 | Површинско испуцавање → ширење |
| 2.0мм | 6.9 | 1,100 | 1,800 | Покретање пукотине на нитима |
| 2.5мм | 6.9 | 1,500 | 2,500 | Пукотине се шире спорије |
| 3.0мм | 6.9 | 2,000 | 3,500+ | Ограничено на површину |
Места настанка пукотина и дебљина зида
Пукотине настају у тачкама концентрације напона: линијама калупа, површинским дефектима или прелазима на споју. Дебљи зидови распоређују напон на више материјала, смањујући фактор интензитета напрезања на врховима пукотина. За дату величину мана од 50 µм:
У зиду од 1,5 мм, пукотина се шири кроз 1,45 мм преосталог материјала
У зиду од 3,0 мм, пукотина мора да се шири кроз 2,95 мм, узимајући 3к више циклуса
Поред тога, дебљи зидови имају ниже температурне градијенте-индуковане гашењем јер се време термалне дифузије мења са дебљином на квадрат.
Озбиљност гашења и брзина циклуса
Температурна разлика од 65 степени представља типичан циклус серије. Тежа гашења (нпр. 80 степени до 5 степени, 75 степени ΔТ) повећавају напон за 15% и смањују животни век циклуса за 50% за све дебљине. Спорије гашење (упумпавање-хладног каустика преко 60 секунди у односу на. 5 секунди) смањује ефективну ΔТ омогућавањем претходног-хлађења. Брзина циклуса је такође важна: 10 циклуса дневно (брза вожња бициклом) узрокује више замора од 1 циклуса дневно због мање времена за опуштање стреса између догађаја.
Ефекти уклапања и завршетка
Подручје завршетка где се ПФА сусреће са електричном везом је уобичајено место иницијације пукотине због концентрације геометријског напона. Дебљина зида на завршецима се често смањује помоћу компресионих фитинга. За апликације великог{2}}циклуса, наведите изливене завршетке са интегралним растерећењем од вучне силе, одржавајући пуну дебљину зида до електричног кућишта. Избегавајте механичке компресионе спојеве директно на ПФА, који стварају зарезе. За зидове од 1,5 мм, 80% кварова на термичком удару се дешава на завршецима; за зидове од 3,0 мм, само 30%.
Одабир дебљине зида према захтевима циклуса
| Очекивани циклуси током радног века грејача | Препоручена дебљина зида | ПФА Граде | Терминатион Типе |
|---|---|---|---|
| < 500 | 1.5мм | Стандард | Било који |
| 500-1000 | 1.8мм | Стандард | Молдед |
| 1000-1500 | 2.0мм | Висока молекуларна тежина | Калуповани са растерећењем од напрезања |
| 1500-2000 | 2.5мм | Висока молекуларна тежина | Калуповани са растерећењем од напрезања |
| 2000-3000 | 3.0мм | Висока молекулска тежина + жарено | Интеграл моулдед |
| > 3000 | 3.5мм | Утицај{0}}измењен | Интеграл моулдед |
Смернице за спецификације за серијске каустичне грејаче
For batch caustic soda tanks cycling from 15°C to 80°C, specify PFA heater wall thickness based on expected cycles: 2.0mm for up to 1500 cycles, 2.5mm for 1500-2500 cycles, 3.0mm for >2500 циклуса (типичан рад од 5- година при 1 циклусу дневно=1825 циклуса). Захтевати сертификат добављача за испитивање термичким ударом: 1000 циклуса од 80 степени до 15 степени у 50% НаОХ без видљивих пукотина при увећању од 20к. За апликације великог{12}}циклуса, наведите жарене ПФА (са ослобађањем од напрезања) и изливене завршетке са интегралним растерећењем деформације. Када тражите понуде, наведите очекивану учесталост циклуса и концентрацију каустике. Премијум за зидове од 3,0 мм наспрам. 1.5 мм (30-40%) је оправдан 3к дужим животним веком у термалном циклусу, смањујући непланиране застоје ради замене грејача. За континуиране операције 24/7 са ретким циклусом, зидови од 1,5 мм су адекватни.
