Montuodami didelius PFA šildytuvus-ypač ilgus, sunkius įrenginius (2–3 m ilgio, 10–20 kg svorio)-montuotojai dažnai naudoja vielinius lynus arba grandininius keltuvus, kad pakeltų ir padėtų šildytuvą į baką. Tiesioginis plieninio vielinio lyno ir PFA apvalkalo kontaktas sukuria vietinį didelį gniuždymo įtempį. Mažas vielinio lyno kontaktinis plotas (atskiros 1–2 mm skersmens gijos) sukuria 10–50 MPa slėgį pagal šildytuvo svorį. PFA gniuždymo takumo riba kambario temperatūroje yra maždaug 12–15 MPa. Vielinis lynas įspaudžia PFA paviršių, sukeldamas nuolatinę deformaciją,{16}}matomą kaip griovelius ar žymes. Šie įdubimai sukuria įtempių koncentracijas, kurios sukelia įtrūkimus vėlesnio terminio ciklo ar cheminio poveikio metu. Įtrūkimai plinta iš įdubimo vietos per PFA sienelę, todėl sugenda priešlaikinis. Saugi praktika yra naudoti medžiaginius stropus (nailono arba poliesterio juostą, mažiausiai 50 mm pločio) arba paminkštintas kėlimo sijas. Vielinių lynų stropai niekada neturėtų tiesiogiai liestis su PFA. Lauko duomenys rodo, kad vieliniais lynais pakeliamų šildytuvų įtrūkimų atsiradimo greitis įdubimų vietose yra 3–5 kartus didesnis nei pakeltų medžiaginiais stropais.
Įdubimų mechanika ir įtrūkimų atsiradimas
Kai vielinis lynas (6 mm skersmens, 6×19 konstrukcijos) atlaiko 15 kg sveriančio šildytuvo svorį, jėga pasiskirsto tarp kontaktinių taškų. Vieno apvyniojimo tipinis kontaktinis plotas yra 50–200 mm². Gautas gniuždymo įtempis yra 0,5–3,0 MPa{10}}mažesnis nei išeiga. Tačiau kėlimo metu šildytuvas nėra statinis. Svyravimas, smūgis ir netolygus apkrovos pasiskirstymas sukuria didžiausius lokalizuotus įtempius, 3–10 kartų didesnius nei vidutiniai. Momentinis 50 kg smūgis (keliamasis smūgis) į 1 mm² gijos sąlyčio tašką sukuria 500 MPa{19}}, gerokai viršijančią PFA gniuždymo jėgą. PFA deformuojasi plastiškai, paliekant nuolatinį 0,1–0,5 mm gylio įdubimą. Įdubos apačioje polimeras yra sukietėjęs darbe{24}} ir dėl greitos deformacijos jame yra mikroįtrūkimų. Įdubimas taip pat lokaliai plonina sieną-0,3 mm įdubimas 2,0 mm sienelėje sumažina likusį storį iki 1,7 mm.
Vėlesnio terminio ciklo metu (šildytuvas įjungiamas/išjungiamas) PFA plečiasi ir susitraukia. Įdubimas veikia kaip įtempių koncentratorius, kurio teorinis įtempių koncentracijos koeficientas (Kt) yra 3–10, priklausomai nuo įlenkimo aštrumo. Lygus įlenkimas (Kt≈3) padidina vardinį šiluminį įtempį (2–4 MPa) iki 6–12 MPa-, artėjant prie takumo ribos. Staigus įlenkimas (Kt≈8) padidina įtampą iki 16–32 MPa, viršija išeigą ir sukelia įtrūkimų atsiradimą. Įtrūkimas plinta iš įdubimo dugno per sienelės storį, paprastai per 100–1000 terminių ciklų. Cheminėje aplinkoje įtrūkimą pagreitina aplinkos įtempių krekingas (ESC). Šildytuvas, kuris atlaikytų 10 000 ciklų be įdubimo, gali sugesti per 500 ciklų, jei įlenktas vielinis lynas.
Tinkami kėlimo būdai
| Kėlimo metodas | Kontaktinis slėgis (MPa, tipinis) | Įspaudimo rizika | Įtrūkimų atsiradimo greitis (palyginti su audinio dirželiu) | Rekomenduojama |
|---|---|---|---|---|
| Vielinio lyno stropas (6 mm), tiesioginis | 10–50 (instant), >100 nuo smūgio | Labai aukštas | 3–5× didesnis | Niekada |
| Vielinio lyno diržas su gumine žarna (10 mm siena) | 2–5 | Vidutinis (žarna suspaudžiama, bet viela gali perpjauti) | 2–3 kartus didesnis | Tik laikinai |
| Grandininis stropas, tiesioginis | 20–100 | Labai aukštas | 5–8× didesnis | Niekada |
| Nailono juostos diržas (25 mm pločio) | 0.5–1.0 | Žemas | 1,0 × (pradinė) | Trumpi, lengvi šildytuvai |
| Nailono juostos diržas (50 mm pločio) | 0.2–0.5 | Labai žemas | 0.8–1.0× | Daugumos šildytuvų standartas |
| Paminkštinta kėlimo sija (pagal užsakymą) | <0.1 | Nereikšmingas | <0.5× | Ilgi, sunkūs arba kritiniai šildytuvai |
| Vakuuminis kėlimo padas | N/A (nėra kontakto) | Nėra | 0× | Tik lygios, tiesios atkarpos |
| Medžiaginis diržas su PTFE arba PFA danga | 0.2–0.5 | Labai žemas | 0.8–1.0× | Cheminiai augalai (apsaugo nuo užteršimo) |
Patikrinimas ir ištaisymas
Jei PFA šildytuvas buvo pakeltas vieliniais lynais, prieš montuodami atidžiai apžiūrėkite apvalkalą. Naudokite ryškią šviesą ir padidinkite 5–10 kartų. Ieškokite:
Matomi grioveliai arba įdubimai (perbraukite pirštais per paviršių; įlenkimai apčiuopiami)
Balinimas nuo streso (baltos arba miglotos vietos aplink įdubimą, rodančios mikroįtrūkimus)
Aplink įdubimo kraštą iškilusios įdubos arba pasislinkusi medžiaga
Bet kokie gilesni nei 0,2 mm įdubimai arba bet koks balinimas įtemptai reikalauja šildytuvo atmetimo. Šildytuvas su nedidelėmis paviršiaus žymėmis (0,1 mm gylio, be balinimo) gali būti tinkamas naudoti mažai-įtemptas (<80°C, no thermal cycling) but should be monitored. For critical service, reject any heater with any visible indentation. The cost of a replacement heater (500–2,000)isfarlessthanthecostofafailurecausedbyawireropedent(500–2,000)isfarlessthanthecostofafailurecausedbyawireropedent(5,000–50,000 in downtime and product loss).
Jei atmesti neįmanoma, riziką sumažina du ištaisymo etapai: (1) Nupoliruokite įdubusią vietą smulkiu švitriniu popieriumi (400–600 grūdų), kad pašalintumėte įtemptą balinimą ir išlygintumėte aštrius kraštus. Poliruokite negiliai (<0.1 mm removal). (2) Apply a patch of PFA or PTFE tape over the dent to provide a secondary barrier. Neither remediation restores full strength; the heater remains at elevated risk.
Lauko atvejo tyrimas
Chemijos gamykla šešiuose dengimo rezervuaruose sumontavo šešis vienodus PFA šildytuvus (2,5 m ilgio, 12 kg, 2,0 mm sienelės). Trys šildytuvai buvo pakelti nailoninėmis juostelėmis (50 mm pločio). Trys šildytuvai buvo pakelti vieliniais lynais (10 mm skersmens) dėl montuotojo pageidavimo. Visi šildytuvai veikė 85 laipsnių temperatūroje 15 % H₂SO₂, su kasdieniais terminiais ciklais (nuo 25 iki 85 laipsnių). Po 18 mėnesių: visų trijų vielinių{14}}lynų{15}}šildytuvų įdubimų vietose atsirado įtrūkimų, patvirtintų izoliacijos varžos sumažėjimu (<10 MΩ) and visual inspection. Two failed catastrophically (ground fault). The three nylon-sling-lifted heaters showed no cracks and insulation resistance >200 MΩ. Gamykla peržiūrėjo savo įrengimo tvarką, kad uždraustų vielinių lynų stropus ir reikalingus medžiaginius stropus visuose PFA šildytuvų įrenginiuose. Gedimų procentas sumažėjo iki beveik nulio.
Išvada: PFA draudžiami vielinių lynų stropai
Montuojant vielinių lynų stropai neturėtų tiesiogiai liestis su PFA šildytuvu. Didelis lokalizuotas gniuždymo įtempis (10–100+ MPa) sukuria nuolatinius įdubimus, kurie veikia kaip įtempių koncentratoriai, sumažina terminio ciklo trukmę 70–90 % ir sukelia įtrūkimus, kurie plinta per sieną. Visada naudokite medžiaginius stropus (nailono arba poliesterio juostą, mažiausiai 50 mm pločio) arba paminkštintas kėlimo sijas. Jei reikia naudoti vielinius lynus arba grandininius stropus (dėl vietos ribotumo), apvyniokite stropą guminiu arba silikoniniu paminkštinimu (mažiausiai 10 mm storio) ir sumažinkite įtempimą iki minimumo. Net ir su paminkštinimu, prieš montuodami patikrinkite, ar nėra įdubimų. Šildytuvas, kainuojantis 1000, neverta rizikuoti su 1000 neverta rizikuoti su 20 vielinio lyno stropu. Montavimo būdas yra toks pat svarbus šildytuvo tarnavimo laikui, kaip ir medžiagos specifikacija. Pirkimo dokumentuose nurodykite kėlimo būdus ir traukinių montuotojus. Keletas minučių priežiūros montavimo metu apsaugo nuo mėnesių neplanuotų prastovų. Vielinis lynas ir PFA nesimaišo. Atminkite: jei jis palieka žymę, tai žymi šildytuvą dėl ankstyvo gedimo.
