Спој где се свака ПТФЕ цев сусреће са цевним слојем је потенцијални пут за цурење. За заптивање овог интерфејса користе се две различите методе: механичко заптивање компресијом или термичко заваривање ПТФЕ. Избор утиче не само на почетну непропусност већ и на дуготрајне{2}}опције одржавања. За површинску завршну обраду и примене у хемијским процесима, где су корозивне течности и термички циклуси уобичајени, разумевање-односа између заварених и заптивних спојева цеви-на-лимова је од суштинског значаја за поуздане перформансе измењивача топлоте.
Интерфејс критичног заптивања
У ПТФЕ измењивачу топлоте{0}}и-оклопа, свака цев мора бити безбедно причвршћена за цевни лист на једном или оба краја. Спој мора да издржи диференцијални притисак, термичко ширење и хемијски напад, истовремено спречавајући било какво цурење између течности са стране цеви и стране шкољке. Ниска површинска енергија ПТФЕ-а и висока топлотна експанзија чине овај изазов заптивања сложенијим него код металних цеви.
Развијена су два фундаментално различита приступа:
Заптивке (механичка компресија) спојеви– Крај цеви је проширен, а засебна заптивка (ПТФЕ, еластомер или инкапсулирана) је компримована између отвора цеви и цевног листа коришћењем навојног споја или потпорног прстена.
Заварени (термички спојеви) спојеви– Крај цеви је термички спојен директно на ПТФЕ цев или на ПТФЕ облогу која је сама везана за металну цев, стварајући континуалну, хомогену ПТФЕ структуру.
Заптивени спојеви ПТФЕ цеви-на{1}}листе цеви
У дизајну са заптивком, свака ПТФЕ цев се убацује кроз рупу у цевном листу. Крај цеви се загрева и шири према споља да би се формирао крагна. Одвојена заптивка (обично направљена од ПТФЕ, ПФА или ПТФЕ-инкапсулираног еластомера) се поставља између отвора цеви и проврта у цевном листу. Навојна матица, подложни прстен или компресијска плоча примењују аксијалну силу, сабијају заптивку и стварају заптивку.
Предности заптивних спојева
Поправљивост на терену– Појединачне цеви се могу заменити на терену без замене целог снопа. Ако једна цев процури или је оштећена, навртка се олабави, стара цев се уклања, нова цев се рашири и убацује, а заптивка се замењује. Ово је значајна предност у објектима где се застоји морају свести на минимум, а резервне цеви се држе при руци.
Нижи почетни трошкови алата– Алати за шишање и прибор за монтажу су релативно јефтини у поређењу са специјализованом опремом за заваривање. За мале-производње или прилагођену производњу измењивача топлоте, спојеви са заптивкама су често економичнији.
Толеранција на неусклађеност цеви– Механички компресиони спој може да прихвати мале варијације у дужини и положају цеви, поједностављујући монтажу.
Демонтажа ради прегледа– Свежањ цеви се може делимично раставити да би се прегледали појединачни крајеви цеви, заптивке и цевни лист без уништавања било које компоненте.
Недостаци заптивних спојева
Опуштање и пузање заптивки– ПТФЕ и еластомерне заптивке се временом опуштају, посебно под термичким циклусом. Притисак на заптивку се смањује, што може довести до цурења. Потребно је периодично-затезање компресионих матица, што може бити тешко у скученом каналу измењивача.
Више путања цурења– Сваки цевни спој има три потенцијална интерфејса за цурење: цев-за-заптивку, заптивку-за-лим и навоје или заптивну прстенасту заптивку. У снопу са стотинама цеви, статистичка вероватноћа цурења је већа.
Ризик од корозије пукотина– Иако сам ПТФЕ не кородира, зона компресије заптивке може да створи пукотине у којима се корозивни процесни флуиди могу акумулирати, потенцијално нападајући металне компоненте цевног лима ако је ПТФЕ облога оштећена.
Управљање обртним моментом– Правилна монтажа захтева прецизну контролу обртног момента. Не-затезање изазива цурење; преко-затезање може да напукне ПТФЕ шиљку или оштети цев.
Већи отисак– Компресиони хардвер (навртке, подложни прстенови) захтева више простора на цеви, смањујући број цеви које се могу спаковати у датом пречнику шкољке.
Заварени спојеви ПТФЕ цеви-на-лимене цеви
У завареном дизајну, крајеви ПТФЕ цеви су термички спојени са ПТФЕ цевним листом или са ПТФЕ облогом која је механички причвршћена за метални цевни лист. Процес заваривања загрева крај цеви и површину цевног листа на температуру изнад тачке топљења ПТФЕ (приближно 327 степени) уз притисак да би се створила хомогена зона фузије. Након хлађења, цев и цевни лист постају један непрекидни комад ПТФЕ.
Предности заварених спојева
Апсолутни интегритет цурења– Заварени спој је хомогени ПТФЕ без интерфејса, заптивки или пукотина. Када се правилно изведе, непропусно је-у току века размене. Нема заптивки за опуштање или ре-окрет.
Није потребно одржавање– Једном заварен, спој не захтева периодичну пажњу. Ово је велика предност у неприступачним инсталацијама или где је рад на одржавању скуп.
Већа густина цеви– Без компресионог хардвера, цеви се могу поставити ближе једна другој, омогућавајући већу површину за пренос топлоте унутар истог пречника шкољке.
Побољшана хемијска компатибилност– Одсуство еластомера или инкапсулираних заптивки елиминише забринутост због хемијског напада на материјале који нису -ПТФЕ. Цела влажна површина је чисти ПТФЕ.
Боља отпорност на термичке циклусе– Пошто је спој потпуно спојен, шири се и скупља равномерно са цеви. Не постоји заптивка која губи компресију под цикличним променама температуре.
Недостаци заварених спојева
Није{0}}употребљив– Ако једна цев процури, не може се заменити појединачно. Стандардна метода поправке је да се цев која цури зачепи (тако што ћете уметнути ПТФЕ чеп у крај цеви и заварити га на месту). Чепљење смањује активну површину преноса топлоте. Ако више цеви цури, цео сноп мора бити замењен.
Потребан је специјализован процес заваривања– ПТФЕ заваривање није стандардна{0}}вештина у радњи. Захтева прецизну контролу температуре, чисте површине и специјализовану опрему (грејане плоче, апликатори притиска). Лоше изведени завари могу имати скривене шупљине или контаминацију која доводи до раног квара.
Већи почетни трошак за мале пакете– Развој алата и процеса за заварене спојеве су скупљи од једноставних алата за развртање. За мале снопове (мање од 50 цеви), заптивни спојеви могу бити економичнији.
Потешкоће при инспекцији– Заварене спојеве је тешко прегледати без{0}}разарања. Рендген или ултразвучна инспекција ПТФЕ заварених спојева није рутинска. Квалитет је обезбеђен контролом процеса и деструктивним испитивањем узорака.
Није погодно за заваривање на терену– Заварени спојеви се морају израђивати у фабрици под контролисаним условима. Замена цеви на терену није могућа; ако дође до цурења током рада, цео сноп се или зачепи или замени.
Разматрање процеса заваривања за ПТФЕ
Чисти ПТФЕ није лако заварити јер има веома висок вискозитет растапања и не тече лако. Из тог разлога, многи "заварени" ПТФЕ измењивачи топлоте заправо користеПФА (перфлуороалкокси)цеви и цевни листови. ПФА има сличну хемијску отпорност и температурне могућности као ПТФЕ, али се може обрадити топљењем-и може се заварити фузијом коришћењем конвенционалних техника вруће-плоче или загрејаног-алата. Приликом одређивања завареног споја, важно је разјаснити да ли је материјал ПТФЕ или ПФА, пошто се поузданост заваривања разликује.
У случајевима када је потребан прави ПТФЕ, користи се специјализовани процес синтеровања или топлотне{0}}фузије. Крај цеви и цевни лист се загревају до скоро топљења и пресују заједно, а затим се хладе под контролисаним условима. Овај процес је осетљивији на контаминацију и захтева чисте-услове у просторији за оптималне резултате.
Заварени приступ обезбеђује монолитну ПТФЕ структуру без заптивки, пукотина и без периодичног одржавања. За критичне петље високе{1}}чистоће (производња полупроводника, системи за фармацеутску воду, ултра чиста хемијска обрада), заварени спојеви су стандард.
Табела поређења: Заварени у односу на заптивну ПТФЕ цев -на- спој цевног листа
| Феатуре | Заварени спој | Заптивни (механички) спој |
|---|---|---|
| Леак Интегрити | Одлично – хомогена фузија, без интерфејса | Добро – зависи од компресије заптивке и обртног момента |
| Потенцијални путеви цурења | Један (само руптура цеви, не отказ зглоба) | Три или више по цеви (цев-до-заптивке, заптивке-до-цеви, хардвер) |
| Опуштање заптивки / пузање | Није применљиво | Да – захтева периодично обнављање{0}}окретања |
| Поправљивост на терену | Нема – цеви које цуре морају бити запушене; замена снопа за више цурења | Да – појединачне цеви се могу заменити на терену |
| Ефекат термичког циклуса | Одлично – зглоб се равномерно шири/скупља | Поштено – оптерећење заптивке може да се смањи током вожње бициклом |
| Почетна цена (мали пакет,<50 tubes) | Више (специјализовани алат) | Доњи (једноставно ширење и компресија) |
| Initial Cost (Large Bundle, >200 цеви) | Ниже (већа густина цеви, мање хардвера) | Више (много ораха и прстенова) |
| Густина паковања цеви | Висока (без хардвера за компресију) | Ниже (хардвер захтева размак) |
| Учесталост одржавања | Нема – периодично зачепљење само ако цев поквари | Периодично – ре-завртање и замена заптивки |
| Ризик од корозије пукотина | Нема – хомогени ПТФЕ | Ниска до умерена – постоје пукотине у заптивкама |
| Типични материјал | ПФА (пожељно) или ПТФЕ (посебан процес) | ПТФЕ (разширене цеви) са ПТФЕ или ФЕП заптивкама |
| Метода инспекције | Контрола процеса + испитивање деструкције узорка | Визуелно, верификација обртног момента, испитивање притиска |
Специфична упутства за{0} апликације
Када одабрати спојеве са заптивком
Заптивне спојеве ПТФЕ цеви-на-лимове се препоручују када:
Могућност сервисирања на терену је високи приоритет. Објекти са ограниченим капацитетом резервног пакета или дугим роковима за замену имају користи од замене појединачних цеви.
Размењивач топлоте је мали (мање од 1 м² површине) или има неколико цеви (мање од 50). Трошкови алата за заваривање нису оправдани.
Очекује се да ће сноп бити подвргнут механичком оштећењу (нпр. од агресивних алата за чишћење или чврстих честица у процесној течности), због чега је вероватна замена цеви.
Тим за одржавање има искуство са{0}}процедурама обнављања и има приступ крајевима цеви ради периодичне провере.
Примена је у општем индустријском хемијском процесу где се повремена мања цурења могу толерисати и поправити.
У дизајну{0}}које се може сервисирати на терену, заптивни спојеви су дугогодишњи-индустријски стандард.
Када одабрати заварене спојеве
Заварени спојеви су пожељни када:
Потребан је апсолутни интегритет цурења. Петље-високе чистоће, системи за фармацеутску воду, полупроводничке клупе за влажне уређаје и нуклеарне апликације не могу толерисати било какву унакрсну-контаминацију између течности са стране цеви-и стране љуске{4}}.
Размењивач топлоте ће радити на локацији где је периодично ре-окретање немогуће (нпр. потопљен у резервоар, унутар посуде под притиском или у области зрачења).
Термални циклуси су чести и озбиљни. Способност завареног споја да се равномерно шири без опуштања заптивке је велика предност.
Свежањ је велики (стотине цеви). Већа густина цеви и елиминација хардвера смањују укупну величину измењивача и цену.
Потребан је дуг радни век без одржавања. Правилно заварени ПФА сноп може да ради 10–15 година без икаквог одржавања-везаног за спојеве.
За критичне петље високе{0}}чистоће, заварени приступ је једини прихватљив избор.
Микед Десигнс
Неки произвођачи нуде хибридне дизајне. На пример, један цевни лист је заварен за цеви, док други цевни лист користи заптивни или проширени спој да би се омогућило топлотно ширење. Алтернативно, цевни лист може имати ПТФЕ облогу заварену за цеви, док је облога механички причвршћена за метални цевни лист. Ови хибриди покушавају да комбинују интегритет цурења заваривања са употребљивошћу механичких спојева, али они додају сложеност и цену.
Практична разматрања за завршну обраду површина
У типичним апликацијама за завршну обраду површина (превлачење, елоксирање, кисељење), избор између заварених и заптивних спојева зависи од хемије купатила и филозофије одржавања:
Безелектрично никловање– Ове купке су склоне спонтаном распадању ако су контаминиране одређеним металима. Цурење са-стране течности (нпр. пара или топла вода) у каду може да изазове испуштање купатила. Заварени спојеви се често одређују како би се елиминисао овај ризик.
Тврди хром– Купатило је веома корозивно, али није изузетно осетљиво на контаминацију. Заптивни спојеви су уобичајени јер се појединачна замена цеви цени када дође до механичког оштећења током оптерећења сталка.
Анодизирајуће купке (сумпорна киселина)– Умерени захтеви за чистоћом. Користе се обе врсте зглобова. Заптивни спојеви су пожељнији у великим линијама резервоара где је време застоја за замену снопа скупо.
Купке за кисељење (хлороводонична или азотна/флуороводонична киселина)– Екстремна корозивност. Заварени спојеви са ПФА цевима и цевним плочама се често бирају да елиминишу било какво излагање еластомера или метала.
Такође је вредно напоменути да спој цеви-на-листа није једини потенцијални пут до цурења. Морају се узети у обзир и заптивке-на-оклоп, млазнице омотача и дилатационе спојеве. Заварени спој цеви на иначе заптивеном измењивачу се и даље ослања на заптивку кућишта за укупни интегритет.
Закључак
Избор између заварених и заптивних спојева ПТФЕ цеви-на-лимова цеви балансира апсолутну превенцију цурења и дуготрајну-употребљивост. Заварени спојеви (обично користе ПФА) елиминишу заптивке и путеве цурења, обезбеђујући хомогену ПТФЕ конструкцију која не захтева периодично одржавање. Замена{5}}је то што је замена појединачне цеви немогућа; цеви које цуре морају бити запушене, а вишеструки кварови цеви захтевају замену снопа. Заптивни спојеви омогућавају замену оштећених цеви на терену и нижу почетну цену за мале снопове, али захтевају периодично ре-завртање и имају више потенцијалних интерфејса за цурење.
Филозофија одржавања и критичност процеса воде овај важан детаљ дизајна. За критичне петље високе{1}}чистоће где је свако цурење неприхватљиво, заварени спојеви су стандард. За општу индустријску завршну обраду где се цене поправљивост на терену и нижи почетни трошкови, спојеви са заптивкама остају поуздан и практичан избор. Разумевање ових-односа обезбеђује да изабрани спој цеви-на-од цеви одговара оперативној реалности објекта.
