La rottura per rottura per fatica si riferisce al rivestimento in PFA che sopporta carichi ciclici ripetuti, tra cui fluttuazioni di pressione, alternanza di temperatura, vibrazioni meccaniche e impatto dei fluidi durante il servizio a lungo-termine. Microscopiche cricche da fatica germinano in posizioni di concentrazione delle sollecitazioni all'interno dello strato fluoroplastico. Con l'accumularsi dei cicli di carico, le fessurazioni si espandono gradualmente lungo le direzioni circonferenziale e assiale, percorrendo infine l'intero spessore del rivestimento per formarsi fratture passanti. Il mezzo corrosivo permea lo spazio della fessura e invade lo strato intermedio di collegamento, provocando il distacco di un'ampia-area del rivestimento, la corrosione del tubo di base e la perdita del mezzo esterno. Questo danno appartiene al danno cumulativo da fatica da carico ciclico, che spesso appare in condotte di circolazione con avvio-frequente di riscaldamento e condutture con evidenti pulsazioni di pressione.
1. Meccanismo di innesco ed espansione delle cricche da fatica
Il materiale polimerico PFA produrrà sollecitazioni alternate di trazione e compressione all'interno in caso di ripetuti aumenti e cali di temperatura, nonché di pressione su e giù. Piccoli difetti intrinseci come micrograffi, irregolarità dello spessore e angoli delle radici flangiate diventano punti di concentrazione dello stress. Ogni carico del ciclo allungherà ed espanderà leggermente la punta della microfessura. Dopo decine di migliaia di operazioni cicliche, la lunghezza della fessura penetra l'intera parete del rivestimento. Una volta che il rivestimento si è fessurato, lo stress originariamente sopportato dall'intero rivestimento si concentra sul bordo della fessura, accelerando la rottura della frattura. A differenza del danno fragile occasionale causato dall'impatto del colpo d'ariete, il cedimento per fatica è un lento processo di evoluzione del danno sottoposto a forza ripetuta periodica, con forte occultamento nella fase iniziale.
2. Posizioni tipiche soggette a danni da fatica
Radice di flangiatura della flangia con transizione netta e sollecitazione di trazione di serraggio alternata a lungo termine-;
Raccordi per tubi a gomito e a T con distribuzione non uniforme delle sollecitazioni e impatto ripetuto del flusso;
Sezioni di tubazioni in prossimità di pompe alternative con pulsazione continua di pressione ed eccitazione di vibrazioni;
Aree di rivestimento di pareti sottili-con tolleranza strutturale insufficiente e scarse prestazioni anti-fatica;
Saldature di riparazione e posizioni delle pezze di rivestimento secondario con prestazioni di sollecitazione del materiale incoerenti.
3. Fattori fondamentali che inducono l'accelerazione del cedimento per fatica
Frequenti avviamenti, spegnimenti e regolazioni della pressione del sistema che portano a stress ciclico ad alta-frequenza;
Forti pulsazioni della pressione nella tubazione senza buffer e apparecchiature di stabilizzazione della pressione;
La lavorazione del rivestimento lascia spigoli vivi, graffi e difetti di deviazione dello spessore;
Fissaggio rigido della tubazione senza tolleranza di spostamento, la deformazione termica produce sollecitazioni alternate forzate;
Funzionamento ciclico ininterrotto a lungo termine- senza riposo regolare per rilasciare lo stress materiale interno.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Ottimizza la logica operativa per ridurre gli avviamenti-frequenti e gli arresti rapidi non necessari e la regolazione rapida della pressione
Ridurre radicalmente il numero di carichi di stress ciclico.
② Installare serbatoi di accumulo a pressione e smorzatori di pulsazioni alle uscite delle pompe per stabilizzare la fluttuazione della pressione della tubazione
Eliminare il carico alternato generato dallo shock della pressione del fluido.
③ Adottare la transizione di arrotondamento dell'arco per tutti gli angoli strutturali del rivestimento e controllare rigorosamente l'uniformità dello spessore del rivestimento
Rimuovere la fonte di concentrazione dello stress nella fase di produzione.
④ Configurare i supporti scorrevoli e i giunti di dilatazione per riservare lo spazio di spostamento di dilatazione termica
Evitare la deformazione forzata del vincolo che produce ulteriore stress ciclico.
⑤ Eseguire ispezioni endoscopiche periodiche e scansioni dello spessore a ultrasuoni per individuare raccordi vulnerabili
Cattura le microfessure dovute alla fatica prima-della rottura del muro.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità operativa e di produzione | Rischio di crepe da fatica | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Cambio rapido e frequente + assenza di buffer di pressione + struttura del rivestimento ad angolo acuto- | Le perdite circonferenziali dovute a fessurazioni si verificano dopo un funzionamento ciclico a lungo termine | Aggiungere attrezzature per la stabilizzazione della pressione e sostituire i raccordi per tubi con rivestimento di transizione arrotondato standard |
| Interblocco di avvio-arresto ottimizzato + configurazione di assorbimento delle pulsazioni + processo di formazione del rivestimento standardizzato | Rallenta efficacemente l'inizio della cricca e la velocità di propagazione | Specifiche di progettazione standard per il funzionamento ciclico del sistema di tubazioni di riscaldamento rivestite in PFA |
| Materiale PFA modificato anti-fatica + monitoraggio online-delle vibrazioni della pressione in tempo reale + rilevamento annuale dei difetti interni | Rottura estremamente bassa della fatica del rivestimento e pericolo nascosto di perdite | Schema preferito per la rete di tubazioni di riscaldamento anticorrosione con produzione discontinua in lotti |
Conclusione
La rottura per fatica del rivestimento in PFA è indotta da sollecitazioni periodiche alternate che causano la germinazione delle cricche e la progressiva espansione nei difetti di concentrazione delle sollecitazioni. Le principali idee di prevenzione includono la riduzione della frequenza di carico ciclico, l'eliminazione dell'impatto delle pulsazioni di pressione, l'ottimizzazione della struttura del rivestimento per evitare la concentrazione dello stress, il rilascio dello stress da vincolo termico e l'implementazione di ispezioni regolari dei difetti interni. La gestione a ciclo chiuso- dell'intero processo dell'impostazione del programma di controllo, l'abbinamento degli accessori della tubazione, il controllo di qualità della prefabbricazione del rivestimento e l'ispezione giornaliera delle apparecchiature possono prevenire arresti non pianificati e incidenti di sicurezza dovuti a perdite medie causati dalla rottura per fatica dei tubi di riscaldamento rivestiti in PFA.
