स्टीम आउटेज परिदृश्य
एक रासायनिक रिएक्टर हीटिंग सिस्टम बॉयलर ट्रिप के कारण भाप का दबाव खो देता है। रिएक्टर में 120 डिग्री पर प्रक्रिया द्रव होता है। हीट एक्सचेंजर, कुछ क्षण पहले 143 डिग्री आंतरिक भाप तापमान पर, ठंडा होना शुरू हो जाता है क्योंकि रिएक्टर द्रव गर्मी निकालता है। शीतलन तीव्र है -भाप स्थान, जो अब दबाव रहित है, परिवेशीय वायु को खींच सकता है जो शीतलन को तेज करता है। 15-20 मिनट के भीतर, एक्सचेंजर रिएक्टर द्रव तापमान 120 डिग्री तक पहुंच जाता है। जब 45 मिनट बाद भाप बहाल हो जाती है, तो एक्सचेंजर तेजी से दोबारा गर्म हो जाता है।
यह अनियोजित थर्मल चक्र {{0}143 डिग्री से 120 डिग्री तक और एक घंटे से भी कम समय में वापस आना {{3}थर्मल शॉक के मानकों के अनुसार अपेक्षाकृत हल्का क्षणिक है। फिर भी कुछ सामग्रियों के लिए, संयंत्र संचालन के वर्षों में ऐसे क्षणिक पदार्थों के बार-बार संचय से प्रगतिशील क्षति होती है।
एनामेल्ड (ग्लास - लाइन्ड) स्टील और पीटीएफई मौलिक रूप से अलग-अलग तंत्रों के माध्यम से इन परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करते हैं। कांच की परत, एक भंगुर सिरेमिक जो एक लचीले स्टील सब्सट्रेट से जुड़ी होती है, प्रत्येक तापीय चक्र के साथ ग्लास -स्टील इंटरफ़ेस पर तनाव विकसित करती है। पीटीएफई, एक सजातीय विस्कोलेस्टिक पॉलिमर, इंटरफेशियल तनाव जमा किए बिना आणविक विश्राम के माध्यम से थर्मल तनाव को समायोजित करता है।
ग्लास-स्टील थर्मल बेमेल तंत्र
ग्लास {{0}लाइन्ड स्टील विभिन्न थर्मल विस्तार गुणांक के साथ दो सामग्रियों का एक संयोजन है: बोरोसिलिकेट ग्लास लगभग 3 - 6 × 10⁻⁶/ डिग्री, और कार्बन स्टील लगभग 12-15 × 10⁻⁶/ डिग्री। 2-5× अंतर का मतलब है कि किसी भी तापमान परिवर्तन के दौरान, स्टील कांच की तुलना में अधिक फैलता या सिकुड़ता है। ग्लास-स्टील इंटरफ़ेस पर कतरनी तनाव विकसित होता है।
सामान्य तापमान के दौरान, धीमी गति से तापमान में परिवर्तन होता है {{0}नियंत्रित गर्मी {{1}ऊपर और ठंडा होता है {{2}नीचे 2{4}}3 डिग्री प्रति मिनट पर-तनाव कांच की फ्रैक्चर सीमा से नीचे रहता है। कांच की परत परिवेश के तापमान (डिजाइन के अनुसार, विनिर्माण प्रक्रिया से) पर संपीड़ित तनाव के तहत होती है, जो तन्य विफलता के खिलाफ एक मार्जिन प्रदान करती है।
तीव्र भाप आउटेज क्षणिक के दौरान, तापमान परिवर्तन डिज़ाइन के आधार से तेज़ होता है। स्टील अपने सीमित लोचदार तनाव के कारण कांच की तुलना में तेजी से सिकुड़ता है। ग्लास में संपीड़न पूर्व तनाव आंशिक रूप से कम हो जाता है। बाद में दोबारा गर्म करने पर, स्टील कांच की तुलना में तेजी से फैलता है, जिससे संभावित रूप से कांच तनाव में आ जाता है। इस तनाव उत्क्रमण के बार-बार चक्र से ग्लास में मौजूदा दोषों पर सूक्ष्म दरारें, बुलबुले, समावेशन, या सेवा से सतह खरोंच शुरू हो जाती है।
| थर्मल थकान पैरामीटर | इनेमलयुक्त (ग्लास-पंक्तिबद्ध) स्टील | पीटीएफई |
|---|---|---|
| सामग्री संरचना | तन्य इस्पात पर भंगुर कांच | सजातीय विस्कोइलास्टिक बहुलक |
| थर्मल विस्तार बेमेल | हाँ (ग्लास 3-6, स्टील 12-15 × 10⁻⁶/डिग्री) | एन/ए (सजातीय) |
| तीव्र शीतलन के दौरान तनाव | इंटरफ़ेस कतरनी; कांच तनाव में जा सकता है | कोई नहीं (विस्कोइलास्टिक विश्राम) |
| दीक्षा स्थलों को क्रैक करें | मौजूदा ग्लास दोष | कोई नहीं (कोई दोष नहीं) |
| दरार प्रसार | नाज़ुक; एक बार शुरू होने के बाद, प्रत्येक चक्र के साथ बढ़ता है | लागू नहीं (सर्विस स्ट्रेन पर कोई दरार तंत्र नहीं) |
| विफलता मोड | कांच का टूटना; स्टील एक्सपोज़र; जंग | धीरे-धीरे रेंगना पतला होना |
| क्षति से पहले सुरक्षित थर्मल चक्र | 500-2,000 (दोष-निर्भर) | >100,000 (कोई संचय नहीं) |
| क्षति के लिए निरीक्षण | स्पार्क परीक्षण आवश्यक है | अल्ट्रासोनिक मोटाई माप |
पीटीएफई आवास तंत्र
पीटीएफई विस्कोइलास्टिक विरूपण के माध्यम से तापमान परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करता है। कांच के संक्रमण से ऊपर के तापमान पर अपनी उच्च आणविक गतिशीलता के साथ पॉलिमर श्रृंखलाएं थर्मल तनाव को समायोजित करने के लिए पुनर्गठित होती हैं। इंटरफ़ेस पर कोई तनाव जमा नहीं होता है क्योंकि कोई इंटरफ़ेस नहीं है -सामग्री सजातीय है। कोई दरार शुरू नहीं होती क्योंकि क्षणिक से जुड़ी तनाव दर पर तनाव सामग्री की लोचदार सीमा से नीचे है।
स्टीम आउटेज परिदृश्य (143 डिग्री से 120 डिग्री) का 23 डिग्री तापमान परिवर्तन पीटीएफई (120 × 10⁻⁶/ डिग्री × 23 डिग्री) में लगभग 0.28% का थर्मल तनाव पैदा करता है। यह तनाव इन तापमानों पर पीटीएफई के लिए 2-3% लोचदार सीमा से कम परिमाण का एक क्रम है। जब तापमान सामान्य हो जाता है तो सामग्री पूर्ण पुनर्प्राप्ति के साथ प्रत्यास्थ रूप से प्रतिक्रिया करती है।
बार-बार भाप आउटेज चक्र से पीटीएफई में क्षति नहीं होती है। प्रत्येक चक्र एक स्वतंत्र घटना है जो सामग्री को अपरिवर्तित छोड़ देती है। एक दशक में एक विशिष्ट रासायनिक संयंत्र द्वारा अनुभव की जाने वाली 15-20 ऐसी घटनाएं सहनशक्ति सीमा से काफी नीचे हैं।
रखरखाव और निरीक्षण में अंतर
ग्लास {{0}लाइन्ड स्टील को ग्लास लाइनिंग में दरारों और दरारों का पता लगाने के लिए समय-समय पर स्पार्क परीक्षण की आवश्यकता होती है। स्टीम आउटेज की घटना सूक्ष्म दरारें पैदा कर सकती है जो घटना के तुरंत बाद स्पार्क परीक्षण द्वारा पता नहीं चल पाती हैं लेकिन बाद के हफ्तों और महीनों में फैलती हैं। अगले निर्धारित निरीक्षण तक या रिसाव विकसित होने तक क्षति का पता नहीं लगाया जा सकता है।
क्रीप थिनिंग को ट्रैक करने के लिए PTFE को अल्ट्रासोनिक मोटाई माप की आवश्यकता होती है। माप त्वरित, मात्रात्मक और थर्मल क्षणिक इतिहास से अप्रभावित है। खोजने के लिए कोई छुपी हुई क्षति नहीं है।
सारांश
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स मूल रूप से एनामेल्ड स्टील की तुलना में भाप आउटेज और तेजी से शीतलन घटनाओं से होने वाली थर्मल थकान के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं। सजातीय विस्कोइलास्टिक पॉलिमर तनाव संचय के बिना थर्मल तनाव को समायोजित करता है, जबकि ग्लास {{1} लाइन वाला स्टील इंटरफेशियल कतरनी तनाव विकसित करता है जो ग्लास दोषों पर दरारें शुरू और फैला सकता है। पीटीएफई स्पार्क परीक्षण की आवश्यकता और अस्तर की अज्ञात क्षति के जोखिम को समाप्त करता है जिससे स्टील शेल क्षरण हो सकता है।
थर्मली साइकल सेवा में पीटीएफई बनाम एनामेल्ड स्टील सामग्री चयन के लिए इंजीनियरिंग समर्थन सामान्य और परेशान तापमान रेंज, चक्र आवृत्ति, प्रक्रिया रसायन विज्ञान और वर्तमान उपकरण निरीक्षण रिकॉर्ड प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
