Başarısızlığa Neden Olan Test
Bir PTFE ısı eşanjörü dört yıl boyunca hiçbir sızıntı, performans sorunu ve yaklaşan bir arıza belirtisi olmaksızın güvenilir bir şekilde çalışır. Planlı yıllık bakım kapatması sırasında, eşanjör standart bir hidrostatik basınç testine tabi tutulur: tüpler suyla doldurulur, tasarım buhar basıncının 1,5 katına (4 barg tasarım için 6 barg) kadar basınç uygulanır ve 30 dakika tutulur. Bekletme süresinin ortasında, yüksek bir ses çıkararak bir tüp kırılır.
Başarısızlık endişe verici. Buhar hizmeti altında mükemmel şekilde çalışan bir tüp, bütünlüğünü doğrulamayı amaçlayan bir test sırasında nasıl başarısız olabilir? Cevap, PTFE'ye buhar servis yüklemesi ile soğuk su hidrostatik yüklemesi arasındaki temel farkta ve PTFE'nin ortam sıcaklığında sürekli yüksek basınca tepki verme benzersiz yönteminde yatmaktadır.
Buhar ve Hidrostatik Yükleme Farkı
Buhar hizmetinde, bir PTFE ısı eşanjör borusu, 3-4 barg'lık doymuş buharla 130-160 derece iç sıcaklıkta çalışır. Bu sıcaklıkta PTFE sünektir. Kopma uzaması %200'ü aşmaktadır. Tüp duvarında lokal bir kusur veya ince bir nokta varsa malzeme plastik olarak deforme olur ve stresi yeniden dağıtır. Tüpte bir çıkıntı meydana gelebilir -bu görünür bir uyarıdır- ancak felaketle sonuçlanacak şekilde yırtılmaz. Bu sünek davranış, normal çalışma sırasındaki kusurların varlığını maskeler.
Soğuk su hidrostatik testinde PTFE tüpü 20-25 derecededir. Bu sıcaklıkta PTFE bir faz geçişi sergiler. Yaklaşık 19 derecenin altında ve yine 30 derecenin yakınında, polimerin kristal yapısı, mekanik özellikleri etkileyen konformasyonel değişikliklere uğrar. Malzeme 150 derecedeki davranışına kıyasla daha yüksek mukavemete sahiptir ancak sünekliği önemli ölçüde azalmıştır. Çalışma sıcaklığında iyi huylu şişkinliğe neden olabilecek bir kusur, soğuk su basıncı altında kırılgan benzeri bir kopmaya neden olabilir.
Ayrıca su sıkıştırılamaz. Su basıncı altında bir tüp patladığında, basınçlı su atmosferik hacme genişledikçe depolanan enerji anında serbest kalır. Yırtılmadan kaynaklanan basınç dalgası bitişik tüplere zarar verebilir. Buhar hizmetinde, bir sızıntı, hidrostatik bir yırtılmanın neden olduğu patlayıcı enerji açığa çıkmadan, sıkıştırılabilir buharı kademeli olarak serbest bırakır.
Tablo 1: PTFE Boru Davranışı: Buhar Servisi ve Hidrostatik Test Karşılaştırması
| Parametre | Buhar Servisi (4 barg, 143 derece) | Soğuk Hidrostatik Test (6 barg, 20 derece) |
|---|---|---|
| PTFE sünekliği (kopma anında uzama) | >200% | %100-150 (faz geçiş bölgesi) |
| Arıza anında arıza modu | Şişkin; yavaş sızıntı gelişimi | Gevrek kopma mümkün |
| Basınçlandırma ortamı | Sıkıştırılabilir buhar | Sıkıştırılamaz su |
| Arıza durumunda enerji salınımı | Kademeli; buhar kaçar | Anlık; su darbesi efekti |
| Önceden-mevcut hasarın tespit edilebilirliği | Sünek şişkinlik nedeniyle maskelenebilir | Daha düşük gerilimdeki kopmayla ortaya çıktı |
| Tutma sırasında stres gevşemesi | Sürünme stres konsantrasyonunu rahatlatır | Minimum rahatlama; sürekli stres |
Sürünme Hasarı Birikimi Teorisi
Yıllar süren başarılı buhar hizmetinden sonra hidrostatik test sırasında bir tüpün yırtılmasının en olası açıklaması, çalışma sırasında biriken ve tespit edilebilir bir sızıntıya yol açmayan akma hasarıdır.
Çalışma sıcaklığında tüp duvarı, dahili buhar basıncından dolayı çember gerilimine maruz kalır. Binlerce saat boyunca PTFE sürünerek-tüp çapı yavaş yavaş artar ve duvar yavaş yavaş incelir. Bu normaldir ve tasarım ömründe dikkate alınır. Bununla birlikte, yerel bir kusur mevcutsa (bir üretim boşluğu, kurulumdan kaynaklanan bir yüzey çiziği veya desteğin- neden olduğu bir aşınma noktası-bu konumdaki sürünme oranı, çevredeki malzemeye göre daha yüksektir. Yerel duvar incelmesi daha hızlı ilerler.
Çalışma sıcaklığında inceltilen alan basınç altında plastik olarak deforme olur. Dışa doğru şişerek küçük bir kabarcık oluşturabilir. Buhar basıncı orta düzeyde olduğundan ve PTFE sünek olduğundan çıkıntı kopmayabilir. Şişkin geometri gerilimi yeniden dağıtırken sürünme hızının yavaşlaması ile dengelenebilir. Eşanjör çalışmaya devam ediyor.
Hidrostatik test sırasında, daha yüksek basınç, daha düşük sıcaklık (sünekliği azaltır) ve sıkıştırılamaz su birleşerek buhar koşulları altında stabil olan şişkinliği kırar. Arıza aniden ortaya çıkıyor ancak hasar yıllar süren hizmet sonucunda birikiyor.
PTFE Isı Eşanjörlerinin Güvenli Hidrostatik Testi
PTFE değiştiricilerin hidrostatik testi, metalik ekipmanlar için kullanılan standart prosedürde değişiklikler yapılmasını gerektirir.
Test basıncı, metaller için yaygın olarak kullanılanın 1,5 katı yerine tasarım basıncının 1,25 katını aşmamalıdır. PTFE'nin ortam sıcaklığındaki düşük sünekliği, güvenli aşırı basınç marjını azaltır.
Düşük-süneklikli faz geçiş bölgesinden kaçınmak için test ortamı 25 derecenin üzerinde bir sıcaklıkta olmalıdır. 30-35 derecedeki ılık su, test sırasında PTFE'nin sünekliğinde önemli bir iyileşme sağlarken, personel için güvenli kalır.
Alternatif olarak, depolanan enerji için uygun güvenlik önlemleriyle birlikte tasarım basıncının 1,1 katı basınçlı hava kullanan bir pnömatik test, basınç azalması ölçümü yoluyla sızıntıları tespit ederken sıkıştırılamaz sıvı kopma enerjisini önler.
Özet
Sorunsuz bir buhar hizmeti sonrasında hidrostatik test sırasında ani PTFE tüpü kopması, soğuk su sıcaklığının sünekliği azaltması, sürünme{0}inceltilmiş alanların kapasitesini aşan daha yüksek test basıncı ve depolanan enerjiyi felaket düzeyinde serbest bırakan sıkıştırılamaz suyun birleşiminden kaynaklanır. Arıza, çalışma sıcaklığında kademeli olarak biriken ancak PTFE'nin sıcak buhar hizmetindeki sünek davranışı nedeniyle maskelenen hasarı ortaya koyuyor.
Safe testing of PTFE exchangers uses reduced overpressure (1.25× design), warm water (>25 derece) veya uygun güvenlik önlemleriyle pnömatik test. Bu değişiklikler, test-kaynaklı arızaları önlerken aynı zamanda basınç sınırı bütünlüğünü doğrular.
PTFE ısı eşanjörlerinin güvenli basınç testlerine yönelik mühendislik prosedürleri, tasarım basıncı, boru malzemesi spesifikasyonları, servis geçmişi ve önceki test sonuçlarının sunulması üzerine mevcuttur.
