Tại sao bạn nên tránh sử dụng dây cáp trực tiếp trên lò sưởi PFA trong quá trình lắp đặt để ngăn ngừa vết nứt lõm?

Các lò sưởi PFA lớn, đặc biệt là các lò sưởi dài và nặng (dài 2–3 m, nặng 10–20 kg) thường được người lắp đặt nâng lên và định vị vào bể bằng dây cáp treo hoặc tời xích. Sự tiếp xúc trực tiếp giữa dây cáp thép và vỏ bọc PFA gây ra ứng suất nén cục bộ cao. Diện tích tiếp xúc của dây cáp (sợi đơn có đường kính 1-2 mm) là tối thiểu và tạo ra áp suất 10-50 MPa dưới trọng lượng của lò sưởi. Cường độ năng suất nén của PFA ở nhiệt độ phòng là khoảng 12-15 MPa. Dây cáp tạo ra các vết lõm trên bề mặt PFA tạo ra sự biến dạng vĩnh viễn rõ ràng dưới dạng các rãnh hoặc dấu vết. Những vết lõm này cung cấp sự tập trung ứng suất đóng vai trò là vị trí khởi đầu cho các vết nứt trong quá trình đạp xe nhiệt độ hoặc tiếp xúc với hóa chất sau này. Các vết nứt phát triển từ điểm lõm xuyên qua tường PFA gây ra sự sụp đổ sớm. Phương pháp an toàn là sử dụng dây đai bằng vải (vải nylon hoặc polyester, chiều rộng tối thiểu 50 mm) hoặc dầm nâng có đệm. Không bao giờ để dây cáp tiếp xúc với PFA. Các phát hiện tại hiện trường chỉ ra rằng thiết bị sưởi nâng bằng dây cáp có tỷ lệ bắt đầu vết nứt ở vị trí vết lõm cao hơn 3-5 lần so với thiết bị sưởi nâng bằng dây vải.

Hành vi thụt lề và sự phát triển của vết nứt
Khi một sợi dây cáp (đường kính 6 mm, cấu trúc 6×19) mang trọng lượng của lò sưởi 15 kg, lực được phân bổ qua các điểm tiếp xúc. Diện tích tiếp xúc của một lớp bọc thường là 50{17}}200 mm2. Ứng suất nén thấp hơn điểm chảy dẻo là 0,5–3,0 MPa. Nhưng lò sưởi không tĩnh trong quá trình nâng. Sự lắc lư, va đập và phân bổ tải trọng không đồng đều tạo ra ứng suất cục bộ cao nhất trung bình 3{21}}10 lần. Một tác động nhất thời (nâng nâng) 50 kg lên điểm tiếp xúc 1 mm 2 sợi tạo ra 500 MPa vượt xa cường độ nén của PFA. PFA bị biến dạng dẻo và để lại vết lõm vĩnh viễn có độ sâu 0,1-0,5 mm. Biến dạng nhanh gây ra sự đông cứng của polyme ở đáy vết lõm và các vết nứt nhỏ. Bức tường bị mỏng đi cục bộ do chỗ trũng. Một vết lõm 0,3 mm trên bức tường 2,0 mm sẽ làm giảm độ dày còn lại xuống còn 1,7 mm.

PFA phồng lên và nén lại trong chu kỳ nhiệt liên tiếp (tắt/bật bộ sưởi). Vết lõm là điểm tập trung ứng suất với hệ số tập trung ứng suất lý thuyết (Kt) là 3–10, tùy thuộc vào độ sắc nét của vết lõm. Một vết lõm nhẵn (Kt ≈ 3) làm tăng ứng suất nhiệt danh nghĩa (2–4 MPa) lên 6–12 MPa, tiến gần đến giới hạn chảy. Một vết lõm sắc nét (Kt≈8) làm tăng ứng suất lên 16–32 MPa, cao hơn cường độ chảy và dẫn đến xuất hiện các vết nứt. Vết nứt lan truyền qua độ dày thành từ đáy vết lõm trong 100–1000 chu kỳ nhiệt thường. Trong môi trường hóa học, vết nứt được thúc đẩy bởi vết nứt do ứng suất môi trường (ESC). Một lò sưởi có thể hoạt động được 10.000 chu kỳ mà không bị lõm có thể bị hỏng sau 500 chu kỳ nếu nó có một vết lõm trên dây cáp.

Các cách nâng đúng
Phương pháp nâng Áp suất tiếp xúc (điển hình, MPa) Nguy cơ bị lõm Tỷ lệ bắt đầu vết nứt (so với dây treo bằng vải)Đề xuất cho bạn
Wire rope sling (6 mm) straight 10-50 (immediate), >100 khi tiếp xúcRất cao Cao hơn 3-5× Không bao giờ
Móc dây cáp có ống cao su (tường 10 mm) 2–5 Trung bình (ống nén nhưng dây có thể cắt xuyên qua) Cao hơn 2–3× Chỉ tạm thời
Dây xích trực tiếp 20–100Rất cao Cao hơn 5–8 lần Không bao giờ Dây đai bằng vải nylon (chiều rộng 25 mm) 0,5 – 1,0 Thấp 1,0× (đường cơ sở)Ít sưởi ấm nhẹ
Dây treo bằng lưới nylon (rộng 50 mm) 0,2–0,5Rất thấp 0,8-1,0xTiêu chuẩn cho hầu hết các máy sưởi
Dầm nâng có đệm đặc biệt<0.1 Negligible <0.5×Heavy, long, or crucial heaters
Tấm nâng chân không Số (không tiếp xúc)Không 0× Chỉ các đoạn thẳng nhẵn
Dây vải, phủ PTFE hoặc PFA 0,2–0,5Rất thấp 0,8–1,0× Nhà máy hóa chất (tránh ô nhiễm)
Kiểm tra & khắc phục
Kiểm tra vỏ bọc cẩn thận trước khi lắp đặt nếu lò sưởi PFA đã được nâng lên bằng dây cáp. Sử dụng độ phóng đại 5-10 x và ánh sáng mạnh. Tìm kiếm:

Có thể nhìn thấy vết lõm hoặc rãnh (di chuyển đầu ngón tay trên bề mặt, vết lõm có thể nhìn thấy được)

Làm trắng do căng thẳng (các mảng màu trắng hoặc mờ xung quanh vết lõm do vết nứt vi mô)

Các gờ nổi lên hoặc vật liệu dịch chuyển ở mép vết lõm

Bất kỳ hư hỏng nào trên 0,2 mm hoặc làm trắng do căng thẳng đều là lý do để từ chối máy sưởi. Máy sưởi có vết bề mặt tối thiểu (sâu 0,1 mm, không làm trắng) có thể phù hợp với dịch vụ có áp suất thấp (<80°C, no thermal cycling), but should be monitored. Any heater showing any visible indentation should be rejected for critical service. The cost of a replacement heater (500-2,000) is far less than the cost of a failure due to a wire rope dent (5,000-50,000 in downtime and product loss).

Hai phương pháp khắc phục giúp giảm thiểu rủi ro trong trường hợp không bị loại bỏ: (1) Đánh bóng vùng lõm bằng giấy nhám mịn (400-600 grit) để loại bỏ hiện tượng trắng do căng thẳng và làm mịn các cạnh thô. Đánh bóng nông (độ sâu cắt < 0,1 mm). (2) Dán một miếng băng PFA hoặc PTFE lên vết lõm để làm lớp chắn thứ cấp. Không có biện pháp khắc phục nào trả lại toàn bộ sức mạnh. Máy sưởi có nguy cơ gia tăng.

Nghiên cứu thực địa
Sáu lò sưởi PFA giống hệt nhau (dài 2,5 m, nặng 12 kg, thành 2,0 mm) được đặt trong sáu bể mạ tại một công ty hóa chất. Ba lò sưởi được nâng lên bằng dây treo bằng lưới nylon (chiều rộng 50 mm). Do yêu cầu lắp đặt, ba lò sưởi đã được nâng lên bằng dây cáp (đường kính 10 mm). Tất cả các máy sưởi được chạy ở nhiệt độ 85 độ trong H2SO4 15% với chu kỳ nhiệt hàng ngày (25 độ đến 85 độ). Sau 18 tháng, cả ba lò sưởi được nâng lên bằng dây cáp đều có vết nứt ở các khu vực lõm được xác nhận bởi sự sụt giảm điện trở cách điện (<10 MΩ) and ocular inspection. Two failed in a big way (ground fault). The three heaters, raised using nylon slings, were free of fractures and had an insulation resistance >200MΩ. Cơ sở này đã thay đổi phương pháp lắp đặt để ngăn chặn việc sử dụng dây cáp và buộc phải sử dụng dây vải cho tất cả các công trình lắp đặt lò sưởi PFA. Tỷ lệ thất bại giảm xuống gần như bằng không.

Kết luận: Dây cáp PFA không được phép
Cáp treo dây không được tiếp xúc trực tiếp với lò sưởi PFA trong quá trình lắp đặt. Ứng suất nén cục bộ cao (10-100+ MPa) gây ra các vết lõm vĩnh viễn hoạt động như bộ tập trung ứng suất làm giảm 70-90% tuổi thọ chu kỳ nhiệt và gây ra các vết nứt lan truyền qua tường. Không bao giờ sử dụng dây đai bằng vải (vải nylon hoặc polyester, chiều rộng tối thiểu 50 mm) hoặc dầm nâng có đệm. Khi hạn chế về không gian đòi hỏi phải sử dụng dây cáp hoặc dây xích, dây treo phải được đệm bằng đệm cao su hoặc silicon, dày tối thiểu 10 mm và độ căng được giữ ở mức tối thiểu. Ngay cả với phần đệm, hãy kiểm tra các vết lõm trước khi cài đặt. Không đáng để mạo hiểm một lò sưởi 1.000 đô la cho một sợi dây 20 dây. Cách lắp đặt cũng quan trọng đối với tuổi thọ của lò sưởi như thông số kỹ thuật của vật liệu. Bao gồm các phương pháp nâng trong giấy tờ mua sắm và người lắp đặt xe lửa. Một vài phút cẩn thận tại thời điểm lắp đặt giúp tiết kiệm hàng tháng thời gian ngừng hoạt động không cần thiết. Wire Rope & PFA không đi cùng nhau. Nếu nó để lại dấu vết, điều đó có nghĩa là máy sưởi sẽ sớm hỏng.