Ο κίνδυνος συντήρησης
Οι{0}}εναλλάκτες θερμότητας από χάλυβα με επένδυση από γυαλί λειτουργούν αξιόπιστα σε διαβρωτικές χημικές υπηρεσίες όταν δεν ενοχλούνται. Η επίστρωση γυαλιού, τυπικά πάχους 0,8-2,0 mm, παρέχει χημική αντοχή που πλησιάζει αυτή του PTFE. Το υπόστρωμα χάλυβα παρέχει δομική αντοχή. Ο συνδυασμός αποτελεί βιομηχανικό πρότυπο εδώ και δεκαετίες.
Η ευπάθεια εμφανίζεται κατά τη συντήρηση. Ένα κλειδί που πέφτει, μια κακώς ευθυγραμμισμένη φλάντζα σωλήνα, ένα εργαλείο που έχει μείνει μέσα σε ένα ακροφύσιο-κάθε από αυτά μπορεί να θρυμματίσει ή να σπάσει τη γυάλινη επένδυση. Μόλις το γυαλί καταστραφεί, ο υποκείμενος χάλυβας εκτίθεται στη χημική ουσία της διεργασίας. Η διάβρωση ξεκινά από το ελάττωμα και εξαπλώνεται κάτω από το γυαλί, προκαλώντας τελικά αστοχία της επένδυσης και διάτρηση του χαλύβδινου κελύφους.
Η επισκευή της κατεστραμμένης γυάλινης επένδυσης απαιτεί να αφαιρεθεί ο εξοπλισμός από την υπηρεσία, να αποσταλεί σε εξειδικευμένη εγκατάσταση, να απογυμνωθεί, να επανατοποθετηθεί το γυαλί και να ψηθεί σε κλίβανο. Η διαδικασία διαρκεί εβδομάδες έως μήνες. Το κόστος προσεγγίζει αυτό μιας νέας μονάδας. Η παραγωγή διακόπτεται για όλη τη διάρκεια.
Ο Μηχανισμός Βλάβης Γυαλιού
Το γυαλί είναι ένα εύθραυστο υλικό με υψηλή αντοχή στη θλίψη αλλά χαμηλή αντοχή σε εφελκυσμό. Η πρόσκρουση από ένα σκληρό αντικείμενο δημιουργεί μια τοπική τάση εφελκυσμού στο σημείο επαφής. Εάν αυτή η τάση υπερβαίνει την αντοχή σε εφελκυσμό του γυαλιού, ένα κωνικό σπάσιμο-ένας κώνος Hertzian-διαδίδεται από το σημείο πρόσκρουσης μέσω του πάχους της επίστρωσης.
Η ζημιά δεν είναι πάντα ορατή αμέσως. Μια μικρή κρούση μπορεί να δημιουργήσει μικρο-ρωγμές που δεν διαπερνούν το πλήρες πάχος της επίστρωσης. Το ποτήρι φαίνεται άθικτο. Κατά τη διάρκεια των επόμενων θερμικών κύκλων, αυτές οι μικρο-ρωγμές διαδίδονται αργά. Μήνες μετά το συμβάν συντήρησης, η επένδυση αποτυγχάνει ξαφνικά στο προηγουμένως κατεστραμμένο σημείο. Η αποτυχία φαίνεται αυθόρμητη αλλά ξεκίνησε από την προηγούμενη πρόσκρουση.
Η δοκιμή σπινθήρα μπορεί να ανιχνεύσει ορισμένα ελαττώματα γυαλιού, αλλά είναι δύσκολο να εντοπιστούν με αξιοπιστία μικρο-ρωγμές κάτω από την επιφάνεια. Η πρώτη ένδειξη βλάβης μπορεί να είναι απροσδόκητη μόλυνση από σίδηρο στο ρεύμα διεργασίας ή διαρροή ατμού μέσω μιας οπής στο χαλύβδινο κέλυφος.
Πίνακας 1: Σύγκριση κινδύνου ζημιών συντήρησης στην υπηρεσία χημικής επεξεργασίας
| Εξέταση ζημιών | Γυαλί-Χάλυβας με επένδυση | PTFE |
|---|---|---|
| Απόκριση στην κρούση του εργαλείου | Εύθραυστο κάταγμα; τσιπ ή ρωγμή | Ελαστική παραμόρφωση; καμία ζημιά |
| Απόκριση στην πίεση κακής ευθυγράμμισης του σωλήνα | Ράγισμα στην πρόσοψη της φλάντζας | Ευέλικτη διαμονή |
| Δυνατότητα ανίχνευσης ζημιών μετά από πρόσκρουση | Μπορεί να είναι αόρατο (μικρο-ρωγμές) | Ορατή παραμόρφωση (σπάνια κατεστραμμένη) |
| Μέθοδος επισκευής | Factory reglass; εβδομάδες διακοπής λειτουργίας | Βύσμα πεδίου ή αντικατάσταση σωλήνα. ώρες διακοπής λειτουργίας |
| Κόστος επισκευής (σχετικό) | 50-80% του κόστους νέου εξοπλισμού | < 10% of new equipment cost |
| Απώλεια παραγωγής κατά την επισκευή | Εβδομάδες έως μήνες | Ώρες με μέρες |
| Κίνδυνος μη εντοπισμένης ζημιάς | Μέτρια (καθυστερημένη αποτυχία) | Πολύ χαμηλή (χωρίς εύθραυστη λειτουργία αστοχίας) |
| Περιορισμοί πρόσβασης προσωπικού συντήρησης | Αυστηρός έλεγχος εργαλείων. γεμισμένες επιφάνειες | Τυπικές βιομηχανικές πρακτικές |
PTFE: Ελαστική απόκριση στην κρούση
Το PTFE ανταποκρίνεται στην κρούση μέσω ελαστικής και πλαστικής παραμόρφωσης, όχι εύθραυστης θραύσης. Ένα εργαλείο που πέσει μπορεί να σπάσει ή να παραμορφώσει προσωρινά έναν σωλήνα PTFE, αλλά δεν θα τον σπάσει. Το υλικό αποδίδει τοπικά, απορροφώντας την ενέργεια κρούσης. Η παραμορφωμένη περιοχή μπορεί να επιθεωρηθεί οπτικά. Εάν η παραμόρφωση είναι σοβαρή, το επηρεασμένο τμήμα σωλήνα μπορεί να αντικατασταθεί στο χωράφι.
Αυτή η ανοχή ζημιάς απλοποιεί τις εργασίες συντήρησης. Το προσωπικό δεν χρειάζεται ειδική εκπαίδευση για εργασία κοντά σε εναλλάκτες θερμότητας PTFE. Τα εργαλεία δεν απαιτούν ειδική επένδυση ή κορδόνια. Ο κίνδυνος καταστροφικής ζημιάς από ένα απλό σφάλμα συντήρησης ουσιαστικά εξαλείφεται.
Η δυνατότητα επισκευής πεδίου του PTFE είναι ένα σημαντικό λειτουργικό πλεονέκτημα. Ένας κατεστραμμένος-εναλλάκτης με επένδυση από γυαλί πρέπει να εγκαταλείψει το εργοστάσιο για επισκευή. Ένας κατεστραμμένος σωλήνας PTFE μπορεί να συνδεθεί στην κεφαλή, αποκαθιστώντας τους υπόλοιπους σωλήνες σε λειτουργία εντός ωρών. Ο βουλωμένος σωλήνας μειώνει ελαφρώς τη χωρητικότητα, αλλά η παραγωγή συνεχίζεται. Η μόνιμη αντικατάσταση του κατεστραμμένου σωλήνα ή ολόκληρης της δέσμης μπορεί να προγραμματιστεί στην επόμενη προγραμματισμένη διακοπή λειτουργίας.
Σύγκριση μεταφοράς θερμότητας και χημικής αντίστασης
Ο χάλυβας{0}}με επένδυση από γυαλί έχει θερμική αγωγιμότητα περίπου 1,0-1,2 W/m·K μέσω του συνδυασμένου τοίχου γυαλιού και χάλυβα. Αυτό είναι υψηλότερο από το 0,25 W/m·K του PTFE. Οι εναλλάκτες με επένδυση γυαλιού μεταφέρουν τη θερμότητα πιο αποτελεσματικά για μια δεδομένη επιφάνεια.
Το PTFE αντισταθμίζει το σχεδιασμό του σωλήνα λεπτού-τοιχώματος και τη μεγαλύτερη επιφάνεια. Η χημική αντοχή και των δύο υλικών καλύπτει παρόμοια εύρη, με το PTFE να έχει ελαφρώς ευρύτερη συμβατότητα, συμπεριλαμβανομένου του υδροφθορικού οξέος και των θερμών συμπυκνωμένων αλκαλίων που προσβάλλουν το γυαλί.
Η επιλογή μεταξύ χάλυβα-με επένδυση από γυαλί και PTFE συχνά επηρεάζει παράγοντες πέρα από τη θερμική απόδοση: περιβάλλον συντήρησης, κίνδυνος μηχανικής βλάβης, δυνατότητες επισκευής και ανοχή για διακοπή παραγωγής.
Περίληψη
Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE εξαλείφουν τον κίνδυνο βλάβης από μηχανική πρόσκρουση που είναι εγγενής στις μονάδες χάλυβα-με επένδυση από γυαλί κατά τη διάρκεια εργασιών συντήρησης. Η ελαστική-ελαστική απόκριση του PTFE στην κρούση αποτρέπει το εύθραυστο σπάσιμο που θέτει σε κίνδυνο τις γυάλινες επενδύσεις. Η ζημιά από πεσμένα εργαλεία ή κακώς ευθυγραμμισμένες συνδέσεις, όταν συμβεί, είναι ορατή,-επισκευήσιμη και δεν μεταδίδεται σε καταστροφική βλάβη εβδομάδες μετά το συμβάν συντήρησης.
Η μείωση του κινδύνου συντήρησης μεταφράζεται σε μικρότερους χρόνους επισκευής, χαμηλότερο κόστος επισκευής και μεγαλύτερη διαθεσιμότητα παραγωγής. Ενώ ο χάλυβας-με επένδυση από γυαλί προσφέρει υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα, η ανοχή σε ζημιά και η δυνατότητα επισκευής πεδίου του PTFE το καθιστούν την επιλογή χαμηλότερου-κινδύνου σε περιβάλλοντα χημικής επεξεργασίας όπου οι δραστηριότητες συντήρησης δημιουργούν συνεχείς κινδύνους πρόσκρουσης.
Η μηχανική ανάλυση για επιλογή εναλλάκτη θερμότητας από PTFE έναντι γυαλιού-με επένδυση από χάλυβα σε συγκεκριμένες εφαρμογές χημικής επεξεργασίας είναι διαθέσιμη με την υποβολή της χημείας διεργασίας, της θερμοκρασίας και πίεσης λειτουργίας, της περιγραφής του περιβάλλοντος συντήρησης και του τρέχοντος ιστορικού ζημιών του εξοπλισμού.
