ऊंचे तापमान पर रेंगने का भेद
260 डिग्री पर निरंतर सेवा के लिए रेटेड पीटीएफई टयूबिंग अभी भी 160 डिग्री पर रेंग सकती है। 260 डिग्री रेटिंग पॉलिमर श्रृंखला के थर्मल अपघटन {{4}रासायनिक टूटने को संदर्भित करती है। रेंगना निरंतर तनाव के तहत यांत्रिक विकृति है, और इसकी दर विशिष्ट पीटीएफई राल ग्रेड पर निर्भर करती है, न कि केवल सामान्य सामग्री वर्गीकरण पर।
160 डिग्री पर, 6 बार्ग पर भाप मानक 10 मिमी ओडी × 1 मिमी दीवार पीटीएफई टयूबिंग में लगभग 3 एमपीए का घेरा तनाव पैदा करती है। इस तनाव और तापमान के तहत, विभिन्न पीटीएफई ग्रेड कुछ हज़ार घंटों से लेकर 100,000 घंटों तक रेंगने का समय प्रदर्शित करते हैं। अंतर मामूली नहीं है. यह निर्धारित करता है कि हीट एक्सचेंजर दो साल तक चलेगा या बीस साल तक।
पीटीएफई रेज़िन ग्रेड {{0}वर्जिन, संशोधित, या भरा हुआ{{1}का चयन एक डिज़ाइन निर्णय है जिसका सेवा जीवन और वारंटी एक्सपोज़र पर सीधा प्रभाव पड़ता है। रेंगने वाले अंतरों के लिए आणविक आधार को समझना उचित विनिर्देशन का मार्गदर्शन करता है।
वर्जिन बनाम संशोधित पीटीएफई: आणविक अंतर
वर्जिन पीटीएफई का उत्पादन टेट्राफ्लोरोएथिलीन मोनोमर को बेहद लंबी आणविक श्रृंखलाओं में पोलीमराइज़ करके किया जाता है, जिसका आणविक भार 10⁷ से 10⁸ ग्राम/मोल होता है। लंबी श्रृंखलाएँ बड़े पैमाने पर उलझती हैं, जिससे सामग्री को उसके यांत्रिक गुण मिलते हैं। ऊँचे तापमान पर तनाव के तहत, जंजीरें धीरे-धीरे एक-दूसरे से आगे खिसकती हैं। यह रेंगना है।
संशोधित पीटीएफई में पोलीमराइजेशन के दौरान आमतौर पर पेरफ्लूरोप्रोपाइल विनाइल ईथर-कॉमोनोमर की एक छोटी मात्रा (आमतौर पर 0.01 - 0.1%) शामिल होती है। कोमोनोमर मुख्य बहुलक श्रृंखला के साथ छोटी पार्श्व शाखाओं का परिचय देता है। ये शाखाएँ आणविक एंकर के रूप में कार्य करती हैं, श्रृंखला के खिसकने को रोकती हैं और रेंगने की दर को कम करती हैं।
160 डिग्री पर, संशोधित पीटीएफई आमतौर पर समान तनाव स्तर पर वर्जिन पीटीएफई की तुलना में 30-50% कम रेंगने की दर प्रदर्शित करता है। सुधार उच्च तापमान पर सबसे अधिक स्पष्ट होता है, जहां श्रृंखला की गतिशीलता सबसे अधिक होती है और साइड शाखाओं का एंकरिंग प्रभाव सबसे प्रभावी होता है।
ग्लास फ़ाइबर, कार्बन, ग्रेफ़ाइट, या कांस्य पाउडर युक्त भरे हुए PTFE यौगिक {{1}आगे रेंगने में कमी प्रदान करते हैं लेकिन रासायनिक प्रतिरोध की कीमत पर। फिलर्स ऐसे इंटरफेस पेश करते हैं जिन पर आक्रामक रसायन हमला कर सकते हैं। संक्षारक वातावरण में हीट एक्सचेंजर सेवा के लिए, भरा हुआ पीटीएफई शायद ही कभी उपयुक्त होता है।
तालिका 1: पीटीएफई रेज़िन ग्रेड की क्रीप जीवन तुलना (10 मिमी ओडी × 1 मिमी दीवार ट्यूब, 6 बार्ग स्टीम, 160 डिग्री)
| पीटीएफई ग्रेड | 160 डिग्री पर रेंगना मापांक (एमपीए) | 3 एमपीए हूप तनाव पर रेंगने की दर (%/1,000 घंटा) | 2% तनाव का अनुमानित समय (घंटे) | 160 डिग्री पर अनुमानित सेवा जीवन (वर्ष) | सापेक्ष लागत |
|---|---|---|---|---|---|
| वर्जिन पीटीएफई (मानक) | 28-35 | 0.08-0.12 | 16,000-25,000 | 2-3 | 1.0× |
| वर्जिन पीटीएफई (उच्च आणविक भार) | 35-42 | 0.05-0.08 | 25,000-40,000 | 3-5 | 1.1× |
| संशोधित PTFE (कम कोमोनोमर) | 42-50 | 0.03-0.05 | 40,000-65,000 | 5-8 | 1.3× |
| संशोधित PTFE (अनुकूलित ग्रेड) | 50-60 | 0.02-0.04 | 50,000-100,000 | 6-12 | 1.5× |
| पीटीएफई + 15% ग्लास फाइबर | 80-100 | 0.01-0.02 | >100,000 | >12 | 0.9× (संक्षारक रासायनिक सेवा के लिए नहीं) |
रेंगना विफलता मानदंड
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर ट्यूब में रेंगने की विफलता को टूटने से नहीं परिभाषित किया जाता है, न कि ट्यूब के फटने से, बल्कि व्यास में अत्यधिक वृद्धि और दीवार के पतले होने से। जैसे-जैसे ट्यूब रेंगती है, इसका व्यास बढ़ता है और इसकी दीवार पतली हो जाती है, जिससे आयतन संरक्षित रहता है। जब दीवार की मोटाई मूल मोटाई से 60% कम हो जाती है, तो विस्फोट दबाव सुरक्षा कारक 3:1 से नीचे चला जाता है, जिससे प्रतिस्थापन शुरू हो जाता है।
1.0 मिमी दीवार ट्यूब के लिए, 2% तनाव लगभग 0.02 मिमी दीवार के पतलेपन से मेल खाता है। यह एक रूढ़िवादी सीमा है. ट्यूब 2% तनाव से परे सुरक्षित रूप से काम कर सकते हैं, लेकिन विरूपण के बाद के चरणों में त्वरित रेंगने की दर शीघ्र प्रतिस्थापन को विवेकपूर्ण बनाती है।
संशोधित पीटीएफई 160 डिग्री पर मानक वर्जिन पीटीएफई की तुलना में 2% तनाव तक पहुंचने का समय 2-3 गुना बढ़ा देता है। विस्तारित सेवा जीवन के माध्यम से उच्च सामग्री लागत की वसूली की जाती है।
ऑपरेटिंग तापमान द्वारा रेज़िन ग्रेड की अनुशंसा
120 डिग्री से नीचे, सभी पीटीएफई ग्रेड 10+ वर्ष की सेवा के लिए पर्याप्त रेंगना जीवन प्रदान करते हैं। वर्जिन पीटीएफई लागत प्रभावी विकल्प है।
120 डिग्री और 150 डिग्री के बीच, उन अनुप्रयोगों के लिए उच्च आणविक भार वर्जिन पीटीएफई या संशोधित पीटीएफई की सिफारिश की जाती है जहां प्रतिस्थापन के लिए हीट एक्सचेंजर आसानी से उपलब्ध नहीं है।
150 डिग्री से ऊपर, संशोधित पीटीएफई की दृढ़ता से अनुशंसा की जाती है। वृद्धिशील सामग्री लागत कुल स्थापित लागत का एक छोटा सा अंश है और पर्याप्त रेंगने वाले जीवन का आश्वासन प्रदान करती है।
सारांश
पीटीएफई रेजिन ग्रेड का चयन 160 डिग्री पर हीट एक्सचेंजर रेंगने के जीवन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। संशोधित PTFE, जिसमें पार्श्व {{2}शाखा कॉमोनोमर्स शामिल हैं, वर्जिन PTFE की तुलना में रेंगने की दर को 30{8}}50% तक कम कर देता है और ऊंचे भाप दबाव पर सेवा जीवन को 2-3 साल से 6-12 साल तक बढ़ा देता है। 150 डिग्री से ऊपर, संशोधित पीटीएफई दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए अनुशंसित सामग्री है।
राल ग्रेड को पीटीएफई हीट एक्सचेंजर खरीद दस्तावेजों में स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट किया जाना चाहिए। सभी "पीटीएफई" टयूबिंग समान नहीं हैं, और ऑपरेटिंग तापमान रेंज के ऊपरी छोर पर प्रदर्शन अंतर महत्वपूर्ण हो जाता है।
विशिष्ट परिचालन स्थितियों के आधार पर पीटीएफई राल ग्रेड चयन के लिए इंजीनियरिंग सिफारिशें भाप दबाव, अपेक्षित ऑपरेटिंग तापमान सीमा, ट्यूब आयाम और आवश्यक सेवा जीवन प्रस्तुत करने पर उपलब्ध होती हैं।
