Kāds ir PFA sildītāja atbalsta kronšteina reālistiskais šļūdes plīsuma mūžs, kas noslogots pie 5 MPa un 180 grādiem?

PFA sildītāja atbalsta kronšteini,{0}}kas tiek izmantoti sildītāju novietošanai tvertnēs vai palīgierīču turēšanai,{1}}var tikt pakļauti ilgstošai mehāniskai slodzei paaugstinātā temperatūrā. 180 grādu leņķī (apmēram PFA nepārtrauktas lietošanas ierobežojums — 200 grādi) šļūdes plīsums ir galvenais noslogoto kronšteinu atteices režīms. Kronšteinam, kas noslogots ar 5 MPa (parasti 10 kg sildītājam, kas piekārts uz 50 mm2 šķērsgriezuma balsta), reālais šļūdes pārrāvuma laiks ir 500–2000 h atkarībā no PFA pakāpes, kristāliskuma un ražošanas kvalitātes. Tas ir daudz īsāks nekā parastais sildītāja kalpošanas laiks (10 000 līdz 30 000 stundas). Līdz ar to PFA kronšteinus nevajadzētu izmantot ilgstošiem spriegumiem, kas pārsniedz 2 MPa pie 180 grādiem. Ja slodze pārsniedz 2 MPa, atsevišķi izmantojiet metāla kronšteinus ar PFA pārklājumu vai metāla balstus. Šie šļūdes pārrāvuma dati ir drošas konstrukcijas ceļvedis.

Šļūdes pārrāvuma mehānismi 180 o C temperatūrā
Tg=-15 grāds). PFA ir virs stiklojuma pārejas, bet zem kušanas temperatūras (305 grādi) pie 180 grādiem. Polimēram ir viskoelastīgā šļūde, ti, pastāvīga slodze noved pie nepārtrauktas deformācijas. Primārajā šļūdes stadijā (sākotnēji 0–100 h) celms aug dilstošā tempā. Sekundārā šļūde (100-1000 h) deformācijas ātrums ir nemainīgs. Terciārās šļūdes laikā (vairāk nekā 1000 stundu) deformācija paātrinās, veidojoties tukšumiem, un efektīvais šķērsgriezums samazinās līdz plīsumam. Parastais terciārais šļūdes laiks PFA kronšteinam, kas noslogots ar 5 MPa 180 grādu leņķī, ir 200–500 stundas; pārrāvums notiek pēc 500-2000 stundām. Pārrāvuma ilgumu apraksta ar Larsona-Millera parametru: LMP=T x (C + log t), kur T ir temperatūra (K), t ir pārrāvuma laiks (stundās) un C ir materiāla konstante (apmēram 20 PFA). Konkrētajam LMP dzīves ilgums dramatiski samazinās līdz ar temperatūru.

PFA kristāliskumam ir liela ietekme uz šļūdes pretestību. Augstas-kristalitātes PFA (55–65%) ir 2–3 reizes ilgāks šļūdes mūžs nekā zemas-kristalitātes PFA (35–45%). Ilgāks kalpošanas laiks (sk. 41. pantu) tiek sasniegts arī rūdītos kronšteinos (pēc formēšanas atlaidināšanas 200 grādos 4 stundas). Kronšteina ģeometrija ir svarīga, asi stūri koncentrē spriegumus un samazina ilgmūžību par 50–80%, salīdzinot ar rādiusa konstrukcijām.

Creep Rupture Life pret stresu un temperatūru
Temperatūra (grāds) Spriegums (MPa) PFA pakāpe Kristalitāte (%) Pārrāvuma ilgums (stundas, tipisks) Atteices režīms 180 2 Standarta 45 8,000-15 000 Pārmērīga novirze (šļūde) 180 3 Standarta 45 3,000{6}, Standarta plīsums {20}{0} 45 1, 000-2 500 Pārrāvums ar tukšumu veidošanos 180 5 Standarta 45 500-1, 500 Ātrs pārrāvums 180 6 Standarta 45 200-500 Tūlītēja novirze, plīsums 180 5 Augsta kristāliskums (atkvēlināts) 60 1, 2000. gads. 2 × 3 standarts {{{200}} 2. Zema kristāliskuma (neatlaidināta) 38 300-800 50% kalpošanas laiks pret standarta 160 5 Standarta 45 3,000-6000 Zemāka temperatūra pagarina kalpošanas laiku 200 3 Standarta 45 500-1,500 Tuva augšējai robežai PFA 150 5 Standarta 45 6,0000-1.
Drošības dizaina ieteikumi
For PFA support brackets at 180°C, the maximum sustained stress should not exceed 2 MPa for long term service (>5000 stundas). Spriegums (σ)=F / A Kur F=Slodze (N) A=Minimālais kronšteina šķērsgriezuma laukums (mm2) 50 N slodzei (≈5 kg), nepieciešamais laukums A=F/σ=50 / 2=25 mm2. Minimālais ir kronšteins ar{13}}5 mm x 5 mm (25 mm2) šķērsgriezumu. Slodzei 100 N (10 kg) minimālais laukums ir 50 mm2 (7 mm x 7 mm). Tie ir minimālie izmēri, lielāki kronšteini nodrošina drošības buferi.

Spriegumiem virs 2 MPa pie 180 grādiem, lai novērstu ķīmisko iedarbību, jāizmanto metāla kronšteins (nerūsējošais tērauds, titāns vai Hastelloy), kas pārklāts vai pārklāts ar PFA. Metāla kronšteins veic smaguma celšanu, PFA – smago pretestību. Vai arī nospriegojiet sildītāju ar metāla stieni caur centru no augšas, nevis uzlieciet to saspiešanai no apakšas. PFA ir spēcīgāka kompresijā nekā spriegumā. Spiedes šļūdes kalpošanas laiks ir 2–3 reizes lielāks nekā stiepes šļūdes mūžs tāda paša sprieguma gadījumā.

Esošajiem augstas sprieguma PFA kronšteiniem katru gadu pārbaudiet, vai nav deformācijas. Ierakstiet kronšteina sākotnējo izmēru un salīdziniet ar pašreizējo. Redzamām plaisām un/vai noturīgām deformācijām, kas lielākas par 2 mm, nepieciešama tūlītēja nomaiņa. Ja kronšteins ir saliekts, bet nav salauzts, tas joprojām var darboties, lai gan ar samazinātu jaudu. Deformētos kronšteinus var nomainīt, ja tie nav saplaisājuši būtiskiem lietojumiem (sildītājs var iekrist tvertnē)

Lauka piemērs
Ķīmijas uzņēmums izmantoja PFA kronšteinus, lai noturētu 15 kg smagu sildītāju (150 N slodze) 180 grādu leņķī. Kronšteina šķērsgriezums bija 10 mm × 8 mm (80 mm2), nodrošinot σ=150/80=1.9 MPa-drošajā diapazonā. Kronšteins novirzījās par 3 mm pēc 18 mēnešiem (~13 000 stundām) bez plaisām. Sildītājs joprojām bija atbalstīts. Pēc 2,5 gadiem (18 000 h) novirze bija 6 mm, un sildītājs nokarājas. Kronšteins tika nomainīts plānotās apstāšanās laikā. Kronšteins nebija salauzts, bet bija beidzies tā lietošanas laikā. Rūpnīca mainīja savu konstrukciju, lai turpmākajām instalācijām izmantotu metāla kronšteinus, atsaucoties uz bezgalīgas kalpošanas laika prasību.

Secinājumi: PFA kronšteina spriegums ierobežots līdz 2 MPa pie 180 grādiem
PFA sildītāja atbalsta kronšteina, kas noslogots ar 5 MPa un 180 grādiem, reālistiskais šļūdes pārrāvuma kalpošanas laiks ir tikai 500{11}}2000 stundas, kas nav pietiekams lielākajai daļai rūpniecisko lietojumu. Pagarinātam pakalpojumam (5,000+ stundas) ierobežojiet slodzi līdz 2 MPa. Ja slodze ir lielāka par 2 MPa, izmantojiet metāla kronšteinus ar PFA pārklājumu vai izmantojiet atsevišķus metāla balstus. Ja ir nepieciešami PFA kronšteini, norādiet augstu -kristalitāti, atlaidinātu PFA, rādiusu visos stūros un katru gadu pārbaudiet, vai nav deformācijas. PFA ir lielisks materiāls ķīmiskai izturībai, bet slikts materiāls ilgstošai slodzei augstā temperatūrā. Neprasiet PFA darīt to, kas jādara metālam. Ja rodas šaubas, izmantojiet metālu. Izmaksas par sildītāja iekrišanu tvertnē un īssavienojumu pret sienu ir daudz lielākas nekā labas metāla atbalsta kronšteina izmaksas. Izstrādājiet kronšteinu tā, lai tas noturētu slodzi, nevis lai būtu ērti izmantots tikai viens materiāls.