La connessione materiale dissimile
Un impianto di placcatura aggiorna uno scambiatore di calore in PTFE in un serbatoio servito da un collettore di vapore in titanio esistente. Il collettore in titanio è in buone condizioni. La sua sostituzione comporterebbe costi e tempi di inattività inutili. I tubi in PTFE devono collegarsi in modo affidabile ai collettori in titanio.
Questa non è una connessione di tubazione standard. Il PTFE e il titanio hanno proprietà meccaniche fondamentalmente diverse. Il PTFE freddo-scorre sotto compressione. Il titanio è rigido ed elastico. Un raccordo progettato per connessioni metallo-a-metallo potrebbe presentare perdite se applicato a un giunto PTFE-a-metallo. Un raccordo progettato per PTFE potrebbe non raggiungere una presa adeguata sul lato in titanio.
La connessione deve sigillare contro una pressione del vapore di 3-6 barg, resistere a cicli termici da 25 gradi a 150 gradi e resistere all'atmosfera corrosiva dell'officina di placcatura. I raccordi standard-pronti all'uso potrebbero non soddisfare tutti e tre i requisiti contemporaneamente.
Le opzioni di adattamento
Quattro approcci di connessione risolvono l'interfaccia da PTFE-a-titanio, ciascuno con vantaggi e limitazioni specifici.
Le connessioni svasate in PTFE utilizzano un processo di formatura riscaldato per creare un'estremità svasata sul tubo in PTFE. La svasatura si posiziona contro un cono di titanio accoppiato o una faccia piatta. Un dado comprime la svasatura contro la sede, creando una tenuta. Il vantaggio è che la svasatura in PTFE fornisce una superficie di tenuta cedevole che si adatta a piccoli disallineamenti. Il limite è che le svasature in PTFE si rilassano nel tempo a temperature elevate, richiedendo una ri-serratura periodica.
I raccordi a compressione con ghiere specifiche in PTFE-utilizzano un design in due-pezzi: una ghiera in PTFE che afferra il tubo in PTFE senza tagliarlo e un anello di supporto in metallo che fornisce supporto strutturale. Il corpo del raccordo si infila nel collettore in titanio. Questo approccio è ampiamente disponibile nelle dimensioni standard ma richiede un'attenzione particolare all'orientamento e alla coppia della ghiera.
Le connessioni flangiate con guarnizioni in PTFE adattano il tubo in PTFE a un mozzo flangiato, quindi imbullona il mozzo a una flangia in titanio accoppiata. Il materiale della guarnizione deve essere selezionato in base alla temperatura e all'esposizione chimica. Le guarnizioni a busta in PTFE con nucleo comprimibile forniscono una tenuta affidabile sulle diverse facce della flangia.
I raccordi di transizione utilizzano una breve sezione di tubo in PFA saldata al tubo in PTFE, con l'estremità in PFA collegata al titanio tramite un raccordo a compressione progettato per fluoropolimeri lavorabili a fusione-. La migliore resistenza al creep del PFA alla temperatura migliora l'affidabilità della tenuta sull'interfaccia del titanio.
Tabella 1: Opzioni di raccordo per connessioni da PTFE-a-titanio (servizio vapore a 150 gradi, 4 barg)
| Tipo di raccordo | Meccanismo di tenuta | Stabilità della temperatura | Re-requisito di serraggio | Rischio di perdite per 5 anni | Complessità di installazione |
|---|---|---|---|---|---|
| PTFE svasato | Svasatura in PTFE contro cono in titanio | Moderato (rilassamento strisciante) | Ogni 6-12 mesi | Basso-Moderato | Moderato (è richiesto uno strumento per la formazione della svasatura) |
| Compressione in PTFE con supporto in metallo | Compressione della ghiera in PTFE | Buono (l'anello di riserva limita il rilassamento) | Follow-up iniziale di + 1 mese- | Basso | Basso (strumenti standard) |
| Flangiato con guarnizione a busta in PTFE | Guarnizione compressa tra le facce della flangia | Buono (la guarnizione compensa il rilassamento) | Annuale | Molto basso | Moderato (allineamento della flangia) |
| Transizione PFA + compressione | Compressione della ghiera in PFA su metallo | Molto buono (il PFA resiste al creep meglio del PTFE) | Controllo annuale | Molto basso | Alto (è richiesta la saldatura PFA) |
Criteri di selezione
Il raccordo appropriato dipende dalle condizioni di installazione specifiche. Per le connessioni accessibili in cui l'ispezione periodica e il riserraggio sono pratici, i raccordi svasati o a compressione forniscono una soluzione economicamente vantaggiosa. Per le connessioni in luoghi inaccessibili dove l'accesso per la manutenzione è limitato, i giunti flangiati con guarnizioni robuste o raccordi di transizione PFA forniscono una maggiore affidabilità a lungo termine.
La condizione della varietà del titanio influenza la selezione. Se il collettore dispone di porte filettate esistenti, i raccordi a compressione o svasati che si inseriscono direttamente nelle porte riducono al minimo le modifiche. Se il collettore richiede comunque una modifica, le connessioni flangiate offrono la tenuta più affidabile a lungo termine-.
La gravità del ciclo termico spinge la decisione verso opzioni più solide. Un sistema che cambia ciclicamente tra temperatura ambiente e 150 gradi più volte al giorno impone maggiori esigenze di connessione rispetto a un sistema mantenuto continuamente alla temperatura operativa con arresti poco frequenti.
Riepilogo
I raccordi non-standard per il collegamento degli scambiatori di calore in PTFE ai collettori in titanio esistenti devono risolvere il fondamentale disallineamento meccanico tra fluoropolimero e metallo. I raccordi di transizione svasati, a compressione, flangiati e PFA offrono ciascuno soluzioni praticabili a seconda dell'accessibilità, della gravità del ciclo termico e della configurazione del collettore.
La selezione bilancia la complessità dell'installazione iniziale con i requisiti di manutenzione a lungo-termine. Le connessioni con accessibilità limitata beneficiano di design flangiati o di transizione che riducono al minimo la frequenza di ritorsione e il rischio di perdite durante la vita dell'apparecchiatura.
I consigli tecnici per specifiche applicazioni di connessione da PTFE-a-metallo sono disponibili previa presentazione del materiale del collettore e della configurazione delle porte, dell'intervallo di temperature di esercizio, della pressione del vapore, dell'accessibilità per la manutenzione e di qualsiasi cronologia di precedenti problemi di connessione.
