Lỗi nứt giòn ở nhiệt độ-thấp đề cập đến lớp lót PFA tiếp xúc với môi trường nhiệt độ cực thấp-đột ngột trong quá trình tắt hệ thống, làm mát khẩn cấp hoặc nạp môi trường lạnh. Độ linh động của chuỗi phân tử của fluoroplastic giảm mạnh, độ dẻo dai của vật liệu giảm mạnh và chuyển sang trạng thái giòn cứng. Dưới tác động nhẹ của chất lỏng, độ rung của đường ống hoặc ứng suất cơ học nhỏ, các vết nứt không đều sẽ nhanh chóng hình thành và mở rộng trên bề mặt lớp lót. Khi các vết nứt chạy qua lớp lót, chất lỏng ăn mòn sẽ thấm vào bề mặt liên kết giữa lớp lót và nền thép, gây ra hiện tượng bong tróc lớp lót và rò rỉ ăn mòn đường ống nền. Lỗi này thuộc về hư hỏng do suy giảm độ bền vật liệu do nhiệt độ-gây ra, thường xảy ra ở đường ống ngoài trời vào mùa đông, đường ống phân phối môi chất đông lạnh và đường ống thiết bị có chế độ làm mát cưỡng bức nhanh chóng.
1. Cơ chế nứt và độ giòn ở nhiệt độ-thấp
PFA fluoropolymer duy trì tính linh hoạt tốt trong phạm vi nhiệt độ hoạt động định mức. Khi nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc nhiệt độ trung bình giảm xuống dưới ngưỡng chuyển tiếp dễ gãy-dẻo của vật liệu, lực liên kết giữa các phân tử trở nên cứng và chuỗi polyme không thể uốn cong và biến dạng để phân tán ứng suất bên ngoài. Sự dao động và dao động áp suất rất nhỏ tạo ra ứng suất tập trung lên lớp lót; không thể hấp thụ ứng suất thông qua biến dạng đàn hồi, vật liệu trực tiếp tạo ra các vết nứt giòn. Nếu nhiệt độ dao động liên tục giữa nhiệt độ làm việc bình thường và nhiệt độ thấp, nhiệt độ lạnh và nóng xen kẽ sẽ tăng dần chiều rộng và chiều sâu vết nứt. Không giống như lão hóa oxy hóa do nhiệt gây ra bởi sự suy thoái hóa học ở nhiệt độ-cao, hư hỏng này là sự giảm độ bền có thể đảo ngược ở nhiệt độ thấp dẫn đến gãy xương cơ học mà không bị đứt gãy chuỗi phân tử vĩnh viễn ở giai đoạn đầu.
2. Các vị trí điển hình dễ bị hư hại do nhiệt độ-thấp
Đường ống lộ thiên trên cao không có lớp cách nhiệt trong môi trường ngoài trời có nhiệt độ-thấp;
Các đoạn ống nối trực tiếp vào cổng cấp nguyên liệu đông lạnh có sốc lạnh đột ngột;
Ống mù và chân chết nơi môi trường tĩnh đóng băng và nở ra để ép lớp lót;
Các khu vực có tường mỏng-có khả năng chống chịu áp lực nhiệt độ của kết cấu yếu;
Các vị trí mặt bích và khuỷu dễ bị rung và tập trung ứng suất khi nhiệt độ giảm.
3. Các yếu tố gây ra cốt lõi làm tăng tốc độ giòn
Không có lớp bọc cách nhiệt và chống{0}}đóng băng bên ngoài trên đường ống đặt ngoài trời;
Phun trực tiếp môi trường có nhiệt độ cực thấp vào đường ống nóng mà không chuyển đổi nhiệt độ dần dần;
Môi trường được giữ lại bên trong đường ống trong quá trình ngừng hoạt động đóng băng và giãn nở để tạo ra lực đùn bên trong;
Rung động nền đường ống và sốc cơ khí bơm truyền đến lớp lót ở nhiệt độ thấp;
Tắt máy trong thời gian dài mà không đổ hết chất lỏng còn sót lại, dẫn đến hư hỏng do đóng băng trong mùa lạnh.
4. Các biện pháp kỹ thuật kiểm soát và ngăn chặn liên kết đầy đủ-
① Bọc toàn bộ lớp bảo vệ cách nhiệt và chống{0}}đóng băng cho các phần ống hở
Cách ly nhiệt độ môi trường-có nhiệt độ thấp để ổn định nhiệt độ làm việc của lớp lót.
② Áp dụng quy trình cho ăn-làm nguội trước đã được phân loại trước khi đưa vào môi trường đông lạnh
Tránh giảm nhiệt độ đột ngột một-một lần để tránh sốc lạnh trên lớp lót.
⑤ Xả triệt để tất cả môi trường còn sót lại bên trong đường ống sau khi tắt-thời gian dài
Loại bỏ nguy cơ tiềm ẩn về sự giãn nở và đùn thể tích do đóng băng chất lỏng.
④ Cố định các giá đỡ đường ống bằng gioăng giảm chấn để giảm truyền rung động cơ học
Cắt bỏ nguồn ứng suất rung động bên ngoài gây ra vết nứt giòn.
⑤ Chọn PFA đã biến tính được tôi cứng ở nhiệt độ thấp-cho các đường ống phục vụ trong điều kiện luân phiên nóng-lạnh thường xuyên
Tối ưu hóa công thức để giảm nhiệt độ chuyển tiếp dễ gãy-dẻo của lớp lót.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Bố cục & Chế độ vận hành | Nguy cơ nứt nẻ ở nhiệt độ thấp{0}} | Đề xuất ứng dụng |
|---|---|---|
| Không có bảo vệ cách nhiệt + nạp môi trường lạnh trực tiếp + giữ chất lỏng trong quá trình tắt máy | Dễ dàng xảy ra hiện tượng nứt nẻ và phân mảnh lớp lót trong môi trường-nhiệt độ thấp | Thêm lớp cách nhiệt và xả hoàn toàn chất lỏng còn sót lại |
| Lớp cách nhiệt chống đóng băng hoàn toàn + chuyển đổi nhiệt độ theo giai đoạn + thoát nước khi tắt máy được tiêu chuẩn hóa | Tránh một cách hiệu quả-sự mất độ bền ở nhiệt độ thấp và hiện tượng gãy giòn | Đặc điểm kỹ thuật xây dựng và vận hành tiêu chuẩn cho đường ống lót PFA ở vùng lạnh |
| Lớp lót được cải tiến có khả năng chịu nhiệt độ-thấp + bảo quản nhiệt theo dõi nhiệt độ không đổi + giám sát nhiệt độ trực tuyến | Nhiệt độ cực thấp-gây ra nguy cơ nứt nẻ tiềm ẩn | Sơ đồ ưu tiên cho đường ống sưởi ấm điều kiện làm việc ngoài trời và đông lạnh |
Phần kết luận
Sự cố nứt do sốc do sốc nhiệt độ thấp của lớp lót PFA bắt nguồn từ sự giảm mạnh độ bền của vật liệu dưới nhiệt độ chuyển tiếp dễ gãy-dễ uốn, khiến lớp lót không thể giảm bớt ứng suất bên ngoài và tạo ra các vết nứt xuyên thấu dễ gãy. Các biện pháp phòng ngừa cốt lõi bao gồm bổ sung các thiết bị cách nhiệt và theo dõi nhiệt để ổn định nhiệt độ làm việc, tiêu chuẩn hóa quy trình thoát nước và nạp môi trường lạnh, giảm truyền rung và sử dụng vật liệu lót cải tiến có khả năng chịu nhiệt độ thấp. Quản lý-toàn bộ quy trình bảo vệ nhiệt đường ống, vận hành quy trình và lựa chọn vật liệu có thể ngăn ngừa nứt lớp lót và các tai nạn rò rỉ chất nền sau đó do độ giòn ở nhiệt độ thấp của ống gia nhiệt được lót PFA.
