Відкриття не-рівномірного проріджування
Ультразвукова перевірка трубки теплообмінника з PTFE після кількох років експлуатації виявляє несподівану картину. Товщина стінки не є рівномірною по всьому колу, як передбачає стандартна модель повзучості. Натомість стінка значно тонша з одного боку-і чіткий шлях зносу вздовж довжини труби. Стоншена область становить 40-60% початкової товщини стінки, тоді як протилежна сторона зберігає 90-95%.
Нерівномірне проріджування не повзуче. Повзучість створює рівномірне стоншення по всьому колу-внутрішній тиск однаковий у всіх напрямках. Нерівномірний малюнок вказує на механізм спрямованості: ерозія від потоку технологічної рідини, каналізація конденсату на стороні пари або механічний знос опорних пластин.
Механізм каналізації ерозії
З боку процесу потік рідини не є рівномірним навколо труби. Потік має напрямок-він наближається до труби з одного боку, проходить навколо неї та створює смугу вниз за течією. Найвища швидкість і найвища концентрація частинок знаходяться на стороні вище за течією. Якщо технологічна рідина містить абразивні частинки-суспензію, фрагменти накипу, дрібні фракції каталізатора-верхня сторона розмивається швидше, ніж нижня.
Ерозійний малюнок — це канавка зносу, вирівняна з напрямком потоку, на передній поверхні труби. Знос поступовий і передбачуваний, пропорційний навантаженню часток і швидкості потоку. Стоншена область має гладкий-відшліфований вигляд від багаторазового контакту частинок.
Механізм каналізації конденсату
З боку пари конденсат стікає вздовж дна труби шаруватим шаром. Потік конденсату створює дещо вищий коефіцієнт теплопередачі на нижній поверхні-плівка конденсату є теплообмінним середовищем між парою та стінкою труби. Нижня поверхня також має дещо нижчу температуру, ніж верхня поверхня, де пара безпосередньо контактує зі стінкою.
Різниця температур викликає різницю в швидкості повзучості: гарячіша верхня поверхня повзе швидше, ніж холодніша нижня поверхня. З роками верхня стінка стоншується швидше, ніж нижня. Розрідження є поступовим і створює ледве помітну різницю-зазвичай 5-10% - а не різку різницю в 50%, описану вище.
Механізм-індукованого зносу опори
У точці контакту опорної пластини трубка впирається в край пластини. Циклічне згинання та вібрація на контакті спричиняють фреттинг-знос-локальне стирання, яке видаляє матеріал із поверхні труби. Знос зосереджується в точці контакту, утворюючи канавку, яка проходить по колу опорної пластини. Характер зносу чіткий: вузька, гостра канавка в місці контакту, решта окружності не змінена.
| Витончення візерунок | Зовнішній вигляд | Розташування | Причина |
|---|---|---|---|
| Гладка канавка для зносу,-вирівняна за потоком | Полірований, широкий | Вище за течією | Ерозія-з боку процесу |
| Помітне витончення, верх проти низу | Дифузний, без різких меж | Повний трубчастий верх | Перепад повзучості від температури |
| Гострий паз на опорі | Вузький, локалізований | При контакті опорної пластини | Фретинговий знос |
Діагностичне розрізнення
Зовнішній вигляд і розташування відрізняють три механізми. Гладка, широка борозна зносу на передній поверхні вказує на ерозію. Дифузне, поступове стоншення верху труби вказує на диференціал повзучості. Гостра локальна борозенка на опорному контакті вказує на фретинг.
Діагноз підтверджується співвіднесенням місця розрідження з напрямком потоку, положенням опорної пластини та орієнтацією трубки. Кожен механізм має чіткий підпис.
Відповідь
Для ерозії: зменшіть швидкість потоку, встановіть сітчастий фільтр для видалення абразивних часток або прийміть прискорений знос зі скороченим інтервалом огляду. Для диференціалу повзучості: стоншення є невід'ємним елементом конструкції та керується через розрахунок нормального терміну повзучості. Для фретингу: покращіть контактну поверхню опорної пластини-заокруглені краї, еластомерні вставки або менший зазор для зменшення контактної напруги.
Резюме
Нерівномірне потоншення стінки вздовж кола теплообмінної труби з ПТФЕ спричинено ерозією-збоку процесу (гладка канавка на верхній стороні), різницею повзучості внаслідок зміни температури (дифузне стоншення верхньої частини) або фриттингом на опорному контакті (гостра локальна канавка). Механізми відрізняються зовнішнім виглядом і розташуванням. Реакція залежить від визначеної причини. Діагностика дозволяє націлити коригувальну дію на фактичний механізм зносу.
Інженерна підтримка для діагностики моделі зносу доступна після надання вимірювань товщини стінки, напрямку потоку, положення опорної пластини та історії експлуатації.
