La rottura per frattura fragile a freddo si riferisce al rivestimento in PFA che funziona in un ambiente a temperatura ultra-bassa, molto al di sotto della temperatura di servizio minima consentita. La mobilità della catena molecolare del fluoroplastico è gravemente ridotta, la tenacità del materiale diminuisce drasticamente e passa allo stato rigido e fragile. In caso di leggere fluttuazioni di pressione, vibrazioni della tubazione o piccoli impatti esterni, il rivestimento produce crepe fragili simili a griglie e peeling frammentari. Il mezzo corrosivo penetra negli spazi delle fessure per erodere il tubo di base in acciaio e il distacco del rivestimento su un'ampia-area bloccherà direttamente il canale di flusso della tubazione. Questo danno da infragilimento a bassa-temperatura si verifica principalmente in tubazioni esposte all'aperto in regioni molto fredde, processi criogenici che trasportano tubazioni e sistemi con raffreddamento rapido e improvviso.
1. Meccanismo di infragilimento e frammentazione a bassa-temperatura
Il PFA si basa sullo scorrimento flessibile di lunghe catene molecolari polimeriche per mantenere la tenacità e la resistenza agli urti in condizioni di temperatura normali. Quando la temperatura ambiente scende eccessivamente, il movimento termico delle catene molecolari è fortemente limitato, i segmenti della catena non possono torcersi e deformarsi liberamente per disperdere lo stress esterno. Il materiale perde capacità di deformazione plastica e diventa fragile; anche un piccolo carico esterno indurrà l'innesco di crepe e una rapida espansione. A differenza dell'invecchiamento per ossidazione termica che distrugge permanentemente la struttura molecolare, la fragilità a freddo è un cambiamento di stato fisico reversibile a breve termine, ma se si sono già formate crepe dopo la frattura fragile, il danno diventa irreversibile e non può essere recuperato dopo un nuovo aumento della temperatura.
2. Posizioni tipiche soggette a danni fragili da freddo
Condutture esterne sopraelevate senza protezione dell'isolamento termico in ambienti invernali a bassa-temperatura;
Sezioni di tubazioni che trasportano per lungo tempo refrigerante criogenico e materiali di processo a bassa-temperatura;
Tubazioni cieche e vicoli ciechi con fluido statico che si raffredda rapidamente durante lo spegnimento del sistema;
Gomiti, riduttori e altri raccordi per tubi-concentrati di stress con debole tenacità alle basse-temperature;
Toppe di riparazione del rivestimento e aree a pareti sottili-più sensibili alla fragilità indotta dalla temperatura-.
3. Fattori fondamentali che inducono l’accelerazione dei guasti fragili
Il progetto non considera le condizioni di lavoro a bassa-temperatura e seleziona il PFA convenzionale senza modifiche alle basse-temperature;
Per le condutture esterne e criogeniche non è predisposto alcun isolamento termico completo e strato esterno antigelo-;
L'arresto di emergenza del sistema porta al rapido raffreddamento del mezzo residuo all'interno della tubazione in un breve periodo;
Lo spessore del rivestimento locale è troppo sottile e non dispone di sufficiente resistenza strutturale contro lo stress da bassa-temperatura;
La collisione meccanica esterna e le vibrazioni si sovrappongono al rivestimento fragile a bassa-temperatura per innescare la fessurazione.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Adotta un rivestimento in PFA modificato rinforzato a bassa-temperatura per progetti criogenici e in ambienti a basse temperature
Migliorare la temperatura minima di infragilimento del materiale a livello della formula.
② Avvolgere il set completo di isolamento termico e guscio protettivo antigelo- per tutte le sezioni esposte del tubo
Isola la perdita di calore ambientale a bassa-temperatura e mantiene la temperatura di esercizio del rivestimento al di sopra del punto fragile.
③ Formulare procedure operative di arresto-antigelo per svuotare il liquido residuo all'interno delle tubazioni
Evitare il raffreddamento statico medio e causare l'indurimento del rivestimento a bassa-temperatura.
② Aumentare opportunamente lo spessore del rivestimento di progetto dei raccordi per tubi facilmente sollecitati come gomiti e raccordi a T
Migliora la rigidità strutturale e le prestazioni anti{{1}cracking a bassa temperatura-.
⑤ Evitare urti forzati e colpi durante la manutenzione e il sollevamento quando la tubazione è a bassa temperatura
Evitare che la forza esterna induca la generazione di crepe fragili.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità materiale e protezione termica | Rischio di frattura fragile a freddo | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Fodera ordinaria in PFA + nessun isolamento termico + ritenzione di liquidi di arresto | Le perdite dovute alla frammentazione del rivestimento si verificano dopo il calo della temperatura nella stagione fredda | Sostituiscilo con un rivestimento resistente alle basse-temperature e aggiungi una struttura di isolamento termico esterno |
| Rivestimento modificato per basse-temperature + isolamento antigelo completo-+ operazione di svuotamento standardizzata | Evita efficacemente il bloccaggio della catena molecolare e la rottura fragile a basse temperature | Specifiche di progettazione standard per tubazioni di riscaldamento rivestite in PFA per aree fredde e mezzi criogenici |
| Test di campionamento delle prestazioni di impatto a bassa-temperatura + monitoraggio della temperatura della pipeline-in tempo reale + ispezione visiva regolare | Pericolo nascosto di frammentazione fragile estremamente bassa e di blocco della tubazione | Schema preferito per la rete di tubazioni di riscaldamento anticorrosione anti-corrosione del processo criogenico e all'aperto del nord |
Conclusione
La rottura per frattura fragile a freddo del rivestimento in PFA è causata da una temperatura ultra-bassa che limita il movimento della catena molecolare, facendo perdere tenacità al materiale e rendendolo incline alla rottura fragile sotto stress. Le principali misure di prevenzione includono la selezione di materiali di rivestimento modificati resistenti alle basse-temperature, l'aggiunta di protezione antigelo per l'isolamento termico-, la standardizzazione del drenaggio di arresto per prevenire il raffreddamento statico, l'aumento dello spessore delle parti vulnerabili e l'evitare l'impatto esterno in condizioni di bassa-temperatura. La gestione a ciclo chiuso dell'intero-processo-della selezione personalizzata dei materiali, della costruzione della protezione esterna della tubazione e delle specifiche di funzionamento quotidiano può eliminare la frammentazione del rivestimento e gli incidenti dovuti a perdite per corrosione del substrato causati dall'infragilimento a bassa-temperatura dei tubi di riscaldamento rivestiti in PFA.
