Uno scambiatore di calore in PTFE è fissato rigidamente e la tubazione viene tirata in posizione con forza bruta. Nel giro di poche settimane, il rivestimento in PTFE si rompe in corrispondenza dell'ugello. La causa? Stress da dilatazione termica e tubazioni disallineate. Una corretta installazione richiede di lasciare spazio per il movimento.
Il PTFE, o politetrafluoroetilene, offre una resistenza alla corrosione senza pari in ambienti chimici aggressivi, ma il suo comportamento meccanico richiede rispetto. Il coefficiente di dilatazione termica lineare del materiale è circa dieci volte quello dell'acciaio al carbonio-circa 100–120 × 10⁻⁶/ grado contro 10–12 × 10⁻⁶/ grado dell'acciaio. Quando le temperature di processo passano dalle condizioni ambientali a quelle operative, il rivestimento in PTFE cresce in modo significativo mentre il guscio in acciaio si espande molto meno. Se lo scambiatore è bloccato e gli ugelli sono collegati rigidamente, la crescita differenziale crea sollecitazioni di taglio e trazione che superano rapidamente il limite di allungamento del rivestimento. Il risultato è una fessurazione radiale sul collo dell'ugello, una distorsione della faccia della flangia o micro-lacerazioni che si propagano sotto i cicli di pressione. Un'installazione-senza stress è un'installazione senza perdite-. Il compito dell'installatore è quindi quello di montare l'unità in modo che possa respirare assialmente e lateralmente mantenendo comunque un preciso allineamento degli ugelli con le tubazioni di processo.
Inizia con le fondamenta. Posizionare lo scambiatore di calore su supporti predisposti per lo scorrimento anziché per il contenimento fisso. Le piastre scorrevoli in PTFE o i cuscinetti a basso-attrito posizionati tra i piedi dello scambiatore e le travi di supporto in acciaio sono una pratica standard. Questi consentono al guscio di espandersi e contrarsi senza combattere l'attrito. Prima di abbassare lo scambiatore verificare che la struttura di supporto sia perfettamente in piano utilizzando una livella di precisione o uno strumento di allineamento laser; una deviazione maggiore di 1 mm per metro creerà un carico non uniforme. Distribuisci il peso in modo uniforme su tutti i punti di supporto-non consentire mai carichi concentrati sotto il guscio o il canale. Spessori o viti di martinetto regolabili sotto i piedi compensano piccole irregolarità della fondazione. Una volta appoggiato lo scambiatore sui supporti scorrevoli, non saldare o imbullonare rigidamente il mantello alla struttura. Installare invece binari di guida assiali o blocchi di arresto che limitino la deriva laterale consentendo al contempo il libero movimento longitudinale lungo l'asse dell'imbarcazione. Il PTFE cresce quando è caldo; dargli spazio per muoversi.
Con lo scambiatore posizionato e livellato, prestare attenzione all'allineamento degli ugelli. Non forzare mai le tubazioni di processo affinché incontrino gli ugelli dello scambiatore. Per prima cosa portare le tubazioni in allineamento naturale. Utilizza supporti temporanei regolabili per tubi o catenelle per posizionare i pezzi della bobina in modo che le facce delle flange siano parallele e concentriche entro 1,5 mm e 0,5 mm per 25 mm di diametro del bullone, rispettivamente-norme di settore per le apparecchiature rivestite. Misurare gli spazi con spessimetri in più punti attorno alla circonferenza. Se esiste un disallineamento, correggerlo spessorando i supporti delle tubazioni o i piedini dello scambiatore, non martellando o sollevando il tubo. Un disallineamento di soli 3 mm può imporre momenti flettenti che concentrano lo stress direttamente sul sottile rivestimento in PTFE in corrispondenza della gola dell'ugello, dove il rivestimento è incollato o bloccato meccanicamente all'acciaio.
Una volta ottenuto l'allineamento, selezionare e installare le guarnizioni corrette. Le guarnizioni a busta in PTFE o le guarnizioni-a faccia intera in PTFE sono obbligatorie; corrispondono alla resistenza chimica e al comportamento al creep del rivestimento stesso. Guarnizioni in gomma, amianto compresso o a spirale-con avvolgimenti metallici non devono mai essere utilizzate-si comprimono in modo non uniforme e possono incorporarsi nella faccia più morbida del PTFE, creando percorsi di perdita o schiacciamenti localizzati. Inserire la guarnizione centrata nella flangia, assicurandosi che il bordo della busta non si pieghi o si strappi. Applicare un sottile strato di lubrificante compatibile (pasta a base di PTFE-) alle superfici della guarnizione se il produttore lo consente; ciò riduce la coppia di installazione senza compromettere l'integrità della tenuta.
L'avvitamento segue una sequenza controllata. Stringere i bulloni della flangia secondo uno schema a stella o incrociato, lavorando dal centro verso l'esterno in passaggi incrementali-30%, 60% e 100% della coppia specificata. Utilizzare una chiave dinamometrica calibrata; i valori tipici per le flange rivestite in PTFE- vanno da 40 a 80 Nm a seconda delle dimensioni e della classe di pressione, ma seguono sempre la scheda tecnica del produttore dell'attrezzatura. Un serraggio eccessivo-comprime il PTFE oltre il suo limite elastico, causando flusso freddo o fessurazioni sul bordo della flangia. Dopo l'ultimo passaggio attendere quindici minuti e ricontrollare la coppia; Le guarnizioni in PTFE si rilassano leggermente quando si inseriscono. Non utilizzare mai chiavi a impulsi o utensili pneumatici su flange rivestite.
Le tubazioni di processo pesanti devono essere supportate in modo indipendente sulle proprie rastrelliere o supporti a molla in modo che il loro peso morto non penda dagli ugelli dello scambiatore. L'ugello stesso è semplicemente un'estensione del sottile rivestimento in PTFE; non è progettato come ancoraggio strutturale. Fornire anelli di espansione, giunti di espansione del tipo-a soffietto o tubi flessibili metallici sia sulle linee di ingresso che di uscita. Questi componenti assorbono la crescita differenziale-tipicamente 3–6 mm per metro di tubazione-senza trasmettere la spinta assiale allo scambiatore. Installare gli elementi flessibili vicino all'ugello ma a valle della prima valvola di isolamento in modo che rimangano accessibili per la manutenzione. Una regola pratica è quella di lasciare uno spazio di 5–10 mm tra il guscio dello scambiatore e qualsiasi parete fissa in acciaio o cemento; questa distanza consente la piena crescita termica senza legarsi.
Dopo aver effettuato tutti i collegamenti, ma prima di introdurre i fluidi di processo, eseguire una verifica dell'allineamento a freddo. Contrassegnare i punti di riferimento sugli ugelli e sulle tubazioni adiacenti con un graffietto o un indicatore temporaneo. Registrare le misurazioni del gap e del parallelismo con il sistema a temperatura ambiente. Quindi, una volta completata la bullonatura e bloccati i supporti, ri-misurare. Qualsiasi cambiamento maggiore di 1 mm indica una deformazione residua; allentare le flange, regolare nuovamente i supporti e ripetere l'operazione finché non viene confermata la deformazione zero. Questo controllo finale costituisce la polizza assicurativa dell'installatore contro lo stress nascosto.
Una corretta installazione meccanica e un corretto allineamento delle tubazioni prevengono crepe e perdite indotte da stress-. Consentire l'espansione termica è essenziale per la longevità dello scambiatore di calore in PTFE. Quando lo scambiatore è montato su supporti scorrevoli, gli ugelli vengono allineati senza forza, le guarnizioni vengono scelte e serrate correttamente e le tubazioni hanno la libertà di espandersi, il rivestimento in PTFE rimane in compressione solo-esattamente dove offre le migliori prestazioni. Il risultato sono anni di servizio-senza perdite invece di guasti prematuri. Alla fine, l’ora in più spesa per un accurato livellamento, supporti scorrevoli e connessioni flessibili ripaga i dividendi in termini di operatività e sicurezza ben oltre lo sforzo iniziale.
