Un team di manutenzione ha sostituito un riscaldatore a immersione in acciaio inossidabile guasto con un'unità in PTFE in una vasca di placcatura con acido solforico. Il riscaldatore in acciaio inossidabile utilizzava una flangia in acciaio standard da 100 mm imbullonata alla parete del serbatoio. Il riscaldatore in PTFE è arrivato con un modello di flangia corrispondente e il team lo ha fissato in posizione utilizzando la flangia e la guarnizione esistenti. È trapelato nel giro di due settimane. La perdita non era sulla guarnizione-era sulla transizione dal PTFE-alla-flangia, dove il polimero era defluito a freddo-viando dall'acciaio sotto il carico del bullone.
La compatibilità delle flange è uno dei problemi più trascurati nella sostituzione dei riscaldatori. Un riscaldatore in PTFE può avere la stessa disposizione dei bulloni e le stesse dimensioni della flangia dell'unità in acciaio inossidabile che sostituisce, ma il comportamento del materiale è fondamentalmente diverso. Il PTFE scorre a freddo-sotto carico di compressione sostenuto. L'acciaio inossidabile no. Un design di flangia che funziona per l'acciaio inossidabile potrebbe fallire con il PTFE.
Perché il PTFE non può utilizzare lo stesso design della flangia
I riscaldatori ad immersione in acciaio inossidabile sono generalmente saldati o brasati su una flangia in acciaio. L'articolazione è rigida e permanente. I bulloni della flangia comprimono una guarnizione contro la parete del serbatoio e il contatto metallo-su-mantiene la tenuta a tempo indeterminato.
I riscaldatori in PTFE non possono essere saldati allo stesso modo su una flangia in acciaio. Il polimero viene catturato meccanicamente in una scanalatura, fissato chimicamente alla flangia oppure stampato a compressione- attorno a un inserto metallico. Ciascuno di questi metodi si comporta in modo diverso in caso di carico dei bulloni e cicli termici.
La differenza fondamentale è il flusso freddo. Il PTFE si deforma lentamente sotto stress di compressione prolungato. Quando i bulloni della flangia vengono serrati, il PTFE si comprime. Nel corso di settimane o mesi continua a deformarsi, riducendo la pressione di contatto sulla guarnizione. I bulloni rimangono serrati, ma il PTFE si è allentato allontanandosi dalla superficie di tenuta. Si sviluppa una perdita.
| Tipo di giunto flangiato | Riscaldatore in acciaio inossidabile | Riscaldatore in PTFE | Compatibilità |
|---|---|---|---|
| Flangia saldata | Standard | Non applicabile | NO |
| Guarnizione di compressione | Funziona | Flussi freddi, perdite | NO |
| Legato chimicamente | Non applicabile | L'adesivo si degrada | Limitato |
| Interbloccato meccanicamente | Non applicabile | Ideale per PTFE | Richiede una nuova flangia |
| Flangia in acciaio rivestita in PTFE- | Non applicabile | Buono per PTFE | Richiede una nuova flangia |
Compatibilità dei giunti flangiati per riscaldatori ad immersione in acciaio inossidabile e PTFE
Il problema della coppia di serraggio
Le flange in acciaio inossidabile sono progettate per essere serrate a un valore specificato che comprime la guarnizione e mantiene la tenuta. La coppia è sufficientemente elevata da creare una tenuta positiva ma non così elevata da danneggiare la flangia o la guarnizione.
Le flange in PTFE richiedono una coppia inferiore. Una coppia eccessiva-comprime il PTFE oltre il suo limite elastico, accelerando il flusso freddo e riducendo di fatto l'integrità della tenuta. La sotto-serratura non riesce a creare il sigillo iniziale. La finestra di coppia è ristretta e cambia man mano che il PTFE si rilassa nel tempo.
Una flangia in acciaio inossidabile imbullonata a un riscaldatore in PTFE con la stessa coppia utilizzata per un riscaldatore in acciaio inossidabile schiaccerà il PTFE e causerà un guasto prematuro. Le specifiche di coppia devono corrispondere al design della flangia in PTFE, non all'installazione originale in acciaio inossidabile.
| Dimensioni della flangia | Coppia in acciaio inossidabile | Coppia in PTFE | Note |
|---|---|---|---|
| 50 mm | 20–25 N·m | 10–15 N·m | Il PTFE richiede una coppia inferiore |
| 80 mm | 30–40 N·m | 15–22 N·m | Riserrare dopo 24 ore |
| 100 mm | 40–55 N·m | 20–30 N·m | Riserrare dopo 24 ore |
| 150 mm | 60–80 N·m | 30–45 N·m | Riserrare dopo 24 ore |
Specifiche della coppia di serraggio dei bulloni per flange in acciaio inossidabile rispetto a quelle in PTFE
Quando la flangia esistente può essere riutilizzata
In alcuni casi, la flangia esistente può essere riutilizzata con un riscaldatore in PTFE, ma solo se la flangia è progettata per PTFE e il giunto è realizzato correttamente. Una flangia in acciaio rivestita in PTFE-con una transizione in PTFE interbloccata meccanicamente può accoppiarsi a un ugello del serbatoio esistente se la disposizione dei bulloni e la superficie della guarnizione corrispondono.
Il requisito fondamentale è che la flangia del riscaldatore in PTFE sia progettata per l'ugello del serbatoio. La flangia deve fornire una superficie di tenuta piatta e liscia e il PTFE deve essere catturato in modo che non possa scorrere-a freddo lontano dalla guarnizione. Una semplice guarnizione di compressione tra la flangia in PTFE e il bocchettone del serbatoio non è sufficiente.
Quando è necessaria una nuova flangia
È necessaria una nuova flangia quando la flangia esistente è progettata per un riscaldatore in metallo saldato o brasato e non può accogliere la transizione in PTFE. Questa è la situazione più comune nella sostituzione del riscaldatore.
La nuova flangia deve essere specificata con il riscaldatore in PTFE. Dovrebbe includere una transizione in PTFE interbloccata meccanicamente, una superficie di tenuta progettata per il materiale della guarnizione e fori per i bulloni che corrispondano all'ugello del serbatoio. Il materiale della flangia deve essere compatibile con la chimica del processo-acciaio rivestito, acciaio inossidabile o PTFE solido a seconda dell'applicazione.
Passaggi pratici per la sostituzione della flangia
Misurare l'ugello del serbatoio esistente: diametro del cerchio dei bulloni, dimensione e numero dei fori dei bulloni e dimensioni della superficie di tenuta. Questi determinano la flangia che si adatterà.
Specificare la flangia con riscaldatore in PTFE. Il produttore del riscaldatore dovrebbe fornire una flangia adatta all'ugello e progettata per la transizione in PTFE.
Utilizzare il materiale della guarnizione corretto. Le guarnizioni dell'involucro in PTFE, Viton o EPDM sono comuni. La guarnizione deve essere compatibile con la chimica del processo e la temperatura operativa.
Serrare i bulloni secondo le specifiche del PTFE, non secondo le specifiche dell'acciaio inossidabile. Serrare nuovamente dopo 24 ore e nuovamente dopo una settimana per compensare il flusso freddo iniziale.
Quando la compatibilità delle flange rivela un problema più ampio
Una flangia che perde ripetutamente, anche dopo il serraggio, indica che il design del giunto non è adatto all'applicazione. Una flangia in PTFE interbloccata meccanicamente con una guarnizione di dimensioni adeguate e una corretta coppia di serraggio risolve la maggior parte dei problemi di perdita. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con una flangia progettata specificamente per la transizione del polimero garantisce un giunto-senza perdite. Il processo di specifica richiede le dimensioni dell'ugello del serbatoio, la chimica del processo, la temperatura operativa e il design della flangia del riscaldatore originale.
