La minaccia delle micro-perdite
Un tubo dello scambiatore di calore in PTFE con un foro stenopeico da 0,1 mm perde condensa di vapore in un bagno di nichelatura a 2 millilitri al minuto. La perdita è troppo piccola per influenzare sensibilmente il livello del bagno. La pressione del vapore rimane stabile. Il regolatore di temperatura compensa senza allarme. La perdita continua inosservata per settimane.
La contaminazione cumulativa degrada lentamente le prestazioni del bagno. Gli additivi organici idrolizzano. Il cloruro della condensa si accumula. Il consumo di sbiancanti è in aumento. L'aspetto del deposito si deteriora gradualmente. Quando il problema viene individuato nello scambiatore di calore, centinaia di litri di soluzione del bagno necessitano di trattamento o sostituzione.
I test di decadimento della pressione rilevano tali micro-perdite prima che causino danni al processo. Il test è semplice, non richiede apparecchiature speciali oltre a un manometro e valvole di isolamento e può essere eseguito durante gli arresti di manutenzione programmati.
Il principio del test di decadimento della pressione
Il test isola il fascio tubiero in PTFE dall'alimentazione del vapore e dal ritorno della condensa, lo pressurizza con aria compressa o azoto e monitora la pressione nel tempo. Una caduta di pressione indica una perdita. Il tasso di caduta di pressione è correlato alla dimensione della perdita.
Il fascio tubiero viene pressurizzato a una pressione di prova specifica, in genere da 1,1 a 1,5 volte la normale pressione di esercizio. La valvola di alimentazione è chiusa. Il manometro viene osservato per un periodo di stabilizzazione di 5-10 minuti per tenere conto degli effetti termici: il gas si raffredda dopo la compressione, provocando una piccola caduta di pressione non correlata alle perdite. Dopo la stabilizzazione, inizia il periodo di prova. La durata tipica di un test è di 15-30 minuti.
La caduta di pressione durante il periodo di prova viene confrontata con i criteri di accettazione. Un fascio stretto mostra una variazione di pressione trascurabile. Un fascio che perde mostra un calo di pressione misurabile e continuo.
Tabella 1: Criteri di accettazione del test di decadimento della pressione per i fasci tubieri dello scambiatore di calore in PTFE
| Pressione di prova (barg) | Durata del test (min) | Caduta di pressione accettabile (mbar) | Azione se superata |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 15 | < 5 | Rientro in servizio |
| 1.5 | 15 | 5-20 | Ri-prova; ispezionare le connessioni accessibili |
| 1.5 | 15 | > 20 | Fascio isolato; identificare il tubo che perde |
| 3.0 | 30 | < 10 | Rientro in servizio |
| 3.0 | 30 | 10-30 | Ri-prova; ispezionare le connessioni |
| 3.0 | 30 | > 30 | Isolare; individuare e riparare la perdita |
| 6.0 | 30 | < 15 | Rientro in servizio |
| 6.0 | 30 | 15-50 | Investigare |
| 6.0 | 30 | > 50 | Riparazione prima della rimessa in servizio |
Criteri per il test dell'aria compressa secca. Il volume del fascio tubiero influisce sulla sensibilità alla caduta di pressione-volumi più grandi mostrano cadute di pressione minori per lo stesso tasso di perdita. I valori si applicano ai volumi tipici della bobina di immersione di 10-50 litri.
Identificazione del tubo che perde
Quando il test di decadimento della pressione indica una perdita, il passo successivo è identificare quale tubo nel fascio perde. Per gli scambiatori di calore in PTFE con collettori accessibili, i singoli tubi possono essere isolati e testati.
Il fascio viene rimosso dal bagno oppure il bagno viene scaricato al di sotto del livello del tubo. Ogni connessione del tubo in corrispondenza del collettore viene ispezionata visivamente. Un tubo che perde spesso mostra scolorimento, accumulo di depositi o umidità nel punto di connessione. I tubi sospetti vengono tappati a un'estremità e testati individualmente a pressione-.
Per i gruppi con testate non-accessibili, l'intero gruppo è pressurizzato e immerso in un serbatoio dell'acqua. Le bolle dal tubo che perde identificano la posizione del guasto. Questo metodo è definitivo ma richiede la rimozione del fascio dal serbatoio di processo.
Linee guida sulla frequenza dei test
I nuovi gruppi di scambiatori di calore in PTFE devono essere sottoposti a un test di decadimento della pressione di base prima dell'installazione. Ciò stabilisce l'integrità del prodotto come-prodotto e fornisce un riferimento per test futuri.
I test di routine vengono eseguiti a intervalli di manutenzione programmati-annualmente per un servizio pulito, semestralmente-annualmente per prodotti chimici aggressivi o funzionamento ad alta-temperatura. I serbatoi che trattano soluzioni ad alto-valore in cui una perdita causerebbe costose perdite di bagno dovrebbero essere testati con maggiore frequenza.
Il test è garantito anche dopo qualsiasi evento che potrebbe danneggiare il fascio: impatto meccanico durante la manutenzione, esposizione al gelo, scarico del sistema antincendio su tubi caldi o escursioni della pressione del vapore oltre i limiti di progettazione.
Riepilogo
Il test di decadimento della pressione rileva le micro-perdite nei fasci tubieri degli scambiatori di calore in PTFE prima che contaminino i bagni di processo. Il test pressurizza il fascio isolato e monitora la caduta di pressione nell'arco di 15-30 minuti. I criteri di accettazione dipendono dalla pressione di prova e dal volume del fascio.
I singoli tubi che perdono possono essere identificati mediante ispezione visiva, test dei singoli tubi o rilevamento di bolle sommerse. La frequenza dei test di routine dipende dalla gravità del servizio e dal costo di un evento di contaminazione. I nuovi pacchetti dovrebbero essere testati prima dell'installazione per stabilire una linea di base.
Le procedure ingegneristiche per i test di decadimento della pressione degli scambiatori di calore in PTFE in installazioni specifiche sono disponibili previa presentazione della configurazione del fascio, della normale pressione operativa, del valore del bagno di processo e dei vincoli di accesso per la manutenzione.
