Il fallimento dell'estrusione per deformazione termica significa che, in cicli di alta e bassa temperatura alternati a lungo-termine, il coefficiente di espansione lineare del rivestimento in PFA è molto maggiore di quello del tubo con base metallica. Il rivestimento genera deformazioni da ritiro termico e dilatazione irreversibili e viene estruso e schiacciato all'interno della cavità confinata del tubo. Il rivestimento si piega, si accumula e si deforma localmente, bloccando il canale di flusso della tubazione. Un'estrusione eccessiva strapperà la struttura del rivestimento, consentirà al mezzo corrosivo di permeare l'interfaccia di unione e provocherà il distacco di un'ampia-area del rivestimento e la fuoriuscita di corrosione del substrato. Questo guasto si verifica principalmente in tubazioni con frequenti aumenti e cali di temperatura, dovuti a danni strutturali causati dalla dilatazione termica non corrispondente tra il rivestimento e il materiale di base.
1. Meccanismo di deformazione dell'estrusione termica
Il tasso di espansione termica del fluoroplastico PFA è decine di volte superiore rispetto ai substrati in acciaio al carbonio e acciaio inossidabile. Quando il sistema si riscalda, il rivestimento si espande verso l'esterno ed è limitato dalla parete interna rigida del tubo metallico, producendo tensioni interne di compressione. Durante l'arresto del raffreddamento, il rivestimento si restringe verso l'interno e non può ripristinarsi completamente a causa del vincolo del tubo di base. Cicli termici ripetuti causano una deformazione plastica cumulativa del rivestimento. Nelle sezioni di tubo strette e nelle posizioni piegate, il materiale di rivestimento in eccesso viene estruso formando grinze e rigonfiamenti. L'area piegata sopporta uno stress concentrato ed è soggetta a screpolature e strappi. Diversamente dall'invecchiamento e dai danni causati dai solventi, questo guasto è una deformazione puramente dimensionale causata dalla differenza di dilatazione termica fisica piuttosto che dal deterioramento chimico del materiale.
2. Posizioni tipiche soggette a danni dovuti all'estrusione termica
Sezioni di tubo riduttori e a diametro variabile-con cambio improvviso del diametro interno e facile impilamento del rivestimento;
Gomiti e tubazioni curve con parete interna curva che limita la libera dilatazione del rivestimento;
Condotte lunghe e diritte con grande lunghezza cumulativa di espansione e contrazione;
Posizioni della radice della flangia in cui il rivestimento è fissato all'estremità e lo spostamento termico è concentrato;
Avviare-arrestare frequentemente le tubazioni delle apparecchiature con drastiche alternanze di temperatura ad ogni ciclo di lavoro.
3. Fattori chiave che inducono l'accelerazione del fallimento dell'estrusione
Nessun margine di dilatazione termica riservato nella progettazione strutturale del rivestimento;
Fodera a strato singolo- eccessivamente spessa con ampio volume di deformazione di espansione;
Riscaldamento e raffreddamento rapidi e frequenti che portano a forti tensioni alternate;
Estremità del tubo completamente fissate mediante flangiatura della flangia per bloccare lo spazio di spostamento del rivestimento;
Processo di formatura di sinterizzazione irragionevole con conseguente eccessivo stress residuo interno del rivestimento.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Riservare gli spazi di dilatazione durante la lavorazione del rivestimento e la formatura della flangia
Impostare un margine di contrazione appropriato per tamponare lo spostamento termico del materiale PFA.
② Controllare l'intervallo ragionevole di spessore dello strato di rivestimento
Evitare un rivestimento troppo spesso-che produce un'eccessiva deformazione ridondante durante il cambiamento di temperatura.
③ Adottare procedure operative di riscaldamento e raffreddamento a gradiente
Proibire shock termici istantanei per ridurre lo stress ciclico alternato.
④ Ottimizzare la struttura di fissaggio dell'estremità della flangia
Adottare la flangiatura limite flottante invece del bloccaggio completo rigido per consentire uno scorrimento assiale minimo.
⑤ Effettuare un'ispezione endoscopica regolare per individuare eventuali pieghe e rigonfiamenti del rivestimento
Tagliare o sostituire i raccordi dei tubi deformati prima che si verifichino blocchi e lacerazioni.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità di progettazione e funzionamento | Rischio di mancata estrusione termica | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Nessun margine di espansione + fissaggio rigido delle estremità + frequenti shock termici | Rughe del rivestimento, blocchi e strappi in diversi cicli di avvio-arresto | Smontare e ricondizionare immediatamente il rivestimento con gioco di dilatazione riservato |
| Tolleranza di deformazione pre-impostata + commutazione della temperatura standardizzata + ispezione interna periodica | Evita efficacemente l'impilamento e il danneggiamento dell'estrusione del rivestimento | Specifiche di produzione standard per tubazioni rivestite in PFA a temperatura alternata |
| Giunzione del rivestimento segmentato + struttura a flangia flottante + regolazione lenta della temperatura | Problemi nascosti di deformazione termica estremamente bassa | Schema preferito per funzionamento intermittente e tubazioni di riscaldamento con frequenti fluttuazioni della temperatura |
Conclusione
Il cedimento dell'estrusione termica del rivestimento in PFA deriva dall'enorme differenza nel coefficiente di dilatazione termica tra il rivestimento in fluoroplastica e il tubo con base metallica. Cicli termici ripetuti causano una deformazione plastica cumulativa e un piegamento per estrusione forzata del rivestimento in uno spazio ristretto. Le principali misure di prevenzione includono la riserva di tolleranza di spostamento strutturale durante la produzione, l'ottimizzazione della modalità di limitazione finale, la regolazione della velocità di cambiamento della temperatura e il controllo regolare dello stato di deformazione del rivestimento. Il controllo dell'intero-processo di progettazione del rivestimento, tecnologia di formatura e funzionamento sul campo può eliminare i rischi di bloccaggio della tubazione e perdite di rottura del rivestimento causati dalla deformazione termica non corrispondente dei tubi di riscaldamento rivestiti in PFA.
