El risc de fatiga de la vora de contacte
El punt on un tub d'intercanviador de calor de PTFE passa per una placa de suport és una concentració d'estrès. El tub es recolza contra la vora de la placa. Sota la càrrega cíclica-vibració de l'agitació, el moviment-induït pel flux, els cicles d'expansió tèrmica-el tub es flexiona al punt de contacte. La flexió repetida crea una tensió de fatiga a la superfície del tub, concentrada a la vora de contacte.
Després de milers o milions de cicles, s'inicien micro-esquerdes a la vora de contacte de la superfície del tub. Les esquerdes s'orienten circumferencial-perpendicularment a l'eix del tub-seguint el patró de l'esforç màxim de flexió. Comencen poc profunds i creixen amb el cicle continuat. Si no es detecten, penetren a la paret del tub i provoquen una fuita.
El diagnòstic consisteix a detectar les esquerdes en la seva fase més primerenca i avaluar si el tub és segur per continuar en servei.
Els mètodes de detecció
La prova de penetrant de colorant és el mètode de detecció principal. Es neteja la superfície del tub a la vora de contacte de la placa de suport, s'aplica un penetrant i, després del temps de permanència, s'elimina l'excés i s'aplica un revelador. Qualsevol esquerda-de la superfície extreu el penetrant, produint una indicació visible. El mètode detecta esquerdes tan petites com 0,05 mm.
La inspecció visual amb ampliació és una pantalla preliminar. La superfície del tub a la vora de contacte s'examina amb una lupa de 10x o un endoscopi. Les esquerdes de fatiga apareixen com a línies fines i fosques orientades circumferencialment. El mètode visual és menys sensible que el penetrant del colorant, però proporciona una avaluació ràpida.
Les proves d'ultrasons detecten esquerdes més profundes que s'han propagat a la paret del tub. L'esquerda reflecteix el pols ultrasònic, produint un senyal que indica la profunditat de l'esquerda.
| Mètode d'inspecció | Esquerda mínima detectable | Temps per tub | Risc fals negatiu |
|---|---|---|---|
| Visual (ampliació 10 ×) | ~ 0,1 mm d'obertura superficial | 2-3 minuts | Moderat |
| Colorant penetrant | ~ 0,05 mm d'obertura superficial | 5-8 minuts | Baixa |
| Eco-de pols ultrasònic | Esquerdes de més de 0,2 mm | 5-10 minuts | Baixa |
Avaluació de la gravetat del crack
S'avalua la profunditat i l'orientació de les esquerdes detectades. Una esquerda poc profunda (menys de 0,2 mm de profunditat) i orientada circumferencial pot permetre un servei continuat amb una freqüència d'inspecció més gran. Una esquerda més profunda, o que mostra un canvi d'orientació (girar axialment), indica una condició més greu que requereix la substitució del tub.
La taxa de creixement de l'esquerda s'estima a partir de l'historial d'inspecció. Si l'esquerda ha crescut d'una inspecció a una altra, es calcula la taxa de creixement i s'utilitza per predir la vida restant. És probable que un tub amb una esquerda estable (sense creixement en dues inspeccions) continuï en servei.
Les mesures preventives
La causa principal de l'esquerda per fatiga és la flexió cíclica al contacte del suport. Les mesures preventives aborden la flexió: reduir l'amplitud de la vibració (mitjançant el condicionament del flux o l'amortiment), augmentar l'àrea de contacte de la placa de suport (a través de vores de contacte arrodonides o insercions elastomèriques) o reduir l'envergadura no suportada (mitjançant plaques de suport addicionals). La vora de contacte arrodonida distribueix la tensió del coixinet sobre una àrea més gran, reduint la concentració de tensió. La inserció elastomèrica esmorteeix el contacte, absorbint l'energia de vibració.
Resum
Les esquerdes per fatiga a les vores de contacte de la placa de suport de l'intercanviador de calor de PTFE es detecten mitjançant proves de penetrants de colorants i s'avaluen la profunditat i la taxa de creixement. Les esquerdes poc profundes i estables permeten un servei continuat amb monitoratge. Les mesures preventives redueixen l'esforç de flexió cíclic al punt de contacte. El diagnòstic permet trobar l'esquerda precoçment-abans que entri a la paret-i planificar el manteniment en lloc de reaccionar.
El suport d'enginyeria per a l'avaluació i la prevenció d'esquerdes per fatiga està disponible quan s'envien el disseny de la placa de suport, les condicions de vibració, l'historial d'inspecció i les fotografies d'esquerdes.
