Проблема подовження отвору
Підприємство з хімічної обробки використовує нагрівальні пластини з PTFE при 85 градусах без нікелю. Через 18-24 місяці отвори для кріплення у верхній частині пластин помітно подовжуються-круглі отвори стають овальними з вертикальною віссю. Під дією власної ваги пластини зсуваються вниз. Зміщення навантажує дроти живлення, що зрештою спричиняє збій з’єднання. Подовження є повзучим - PTFE повільно тече під постійним навантаженням власної ваги.
Повзання в монтажних отворах є передбачуваним режимом несправності при високій-температурі. Матеріал PTFE в’язкопружний-він деформується під тривалим навантаженням. Деформація прискорюється під впливом температури та навантаження.
Механізм повзучості
PTFE повзає-повільно деформується під тривалим навантаженням. Швидкість повзучості залежить від рівня напруги, температури та часу. Отвори для кріплення знаходяться під постійним розтягуючим зусиллям від ваги пластини та будь-якого додаткового навантаження від теплового розширення. При 85 градусах повзучість PTFE відбувається приблизно в 3-5 разів швидше, ніж при 60 градусах. Подовження отвору є видимим проявом повзучості в точці концентрації напружень.
| Робоча температура | Швидкість повзучості відносно 25 градусів | Час до подовження отвору на 10%. | Рівень стресу | Вплив терміну служби |
|---|---|---|---|---|
| 50 градусів | 2x | 8-10 років | Низький | Мінімальний |
| 65 градусів | 4x | 4-6 років | Помірний | Значний |
| 75 градусів | 8x | 2-3 роки | Високий | Майор |
| 85 градусів | 15x | 1-2 роки | Дуже висока | Критичний |
| 95 градусів | 25x | <1 year | Екстрім | Неприпустимо |
Коефіцієнт навантаження
Швидкість повзучості залежить від рівня навантаження-навантаження, поділеного на площу-несучої навантаження. Більші шайби розподіляють навантаження на більшу площу, зменшуючи навантаження. Маленькі шайби концентрують навантаження, збільшуючи швидкість повзучості. Проста заміна стандартних шайб на шайби великого-діаметра може зменшити швидкість повзучості на 30-50% без будь-яких інших модифікацій.
Стратегії профілактики
Великі шайби: Заміна стандартних шайб (діаметр 16-20 мм для болтів M8) на шайби великого діаметру (25-30 мм) розподіляє навантаження на більшу площу. Це зменшує напругу на краю отвору, сповільнюючи повзучість. Вартість копійки за тарілку. Ця єдина зміна подовжила термін служби монтажних отворів з 18 до 36 місяців на одному підприємстві.
Пластини розподілу навантаження: металева пластина, що охоплює кілька точок кріплення, розподіляє навантаження по всій площі кронштейна. Пластина має бути товщиною 2-3 мм, виготовлена з кислотостійкого матеріалу та покривати всю ширину кронштейна. Такий підхід зменшує напругу в отворі на 60-80%, практично усуваючи подовження.
Більш товсті фланці: товщий PTFE на монтажному фланці зменшує напругу в отворі. Додаткова товщина збільшує-площу несучої навантаження навколо отвору. Товщина фланця 10 мм замість 6 мм зменшує навантаження на 40%.
Температурне-прискорення повзучості
Повзучість сильно-залежна від температури. Співвідношення Арреніуса означає, що кожні 10 градусів підвищення вище 50 градусів приблизно подвоюють швидкість повзучості. Ось чому повзучість рідко є проблемою при низьких-температурах, але стає критичною при температурах вище 70 градусів. Об’єкт з безелектричним нікелем при 85 градусах подовжив монтажний отвір за 18 місяців. Ті самі плити при 65 градусах в іншому закладі прослужили 5 років.
Виявлення та моніторинг
Візуальний огляд: Отвори стають помітно овальними. Простий калібр-крізь який болт має ковзати з мінімальним зазором-визначає подовження. Коли зазор перевищує 1,0 мм, отвір значно подовжується.
Зсув плити: Плита може провиснути або зрушитися вниз під власною вагою. Це видно як нерівномірний зазор у нижній частині пластини або навантаження на дроти живлення.
Практичні рішення
Модернізація наявних плит: Встановіть великі шайби та пластини розподілу навантаження. Це недорога-модифікація, яку можна виконати під час планового технічного обслуговування.
Закупівля нових плит: Вкажіть товщі фланці (мінімум 10 мм) і великі шайби. Надбавка до вартості скромна-зазвичай 5-10% від вартості пластини.
Обслуговування-високої температури: Вкажіть опорні пластини з нержавіючої сталі за фланцем з PTFE. Опорна плита розподіляє навантаження і запобігає повзучості. Підкладка додає 15-20% вартості плити, але повністю усуває подовження.
Коли потрібна заміна
Коли отвори подовжуються понад 2 мм, пластину слід замінити. Розподіл напруги змінився, і подовження прискориться. Пластина з подовженням 2 мм через 24 місяці зазвичай виходить з ладу через розрив отвору протягом 6-12 додаткових місяців.
Протокол моніторингу
Щоквартальне вимірювання зазору забезпечує раннє виявлення. Новий болт має просуватися із зазором 0,2-0,5 мм. При зазорі 1,0 мм пластина демонструє значну повзучість. На 1,5 мм слід планувати заміну. Просте вимірювання калібру займає 30 секунд на пластину, не потребує спеціального обладнання та надає чіткі дані для прийняття рішень щодо заміни. Об’єкти, що впроваджують цей протокол, усунули незаплановану заміну через поломку монтажного отвору.
