Kāpēc PFA sildītājs ar metinātu gala vāciņu var izturēt hidraulisko pārraušanas testu pie 10 bāru spiediena, bet neizdodas pēc 200 termiskiem cikliem no 20 grādiem līdz 150 grādiem metināšanas līnijas noguruma dēļ?

Tā kā metināšanas līnija ir pakļauta nogurumam, nevis statiskam pārspiedienam, PFA sildītājs ar metinātu gala vāciņu var izturēt hidraulisko pārraušanas testu pie 10 bāru (statiskā spiediena), taču tas neizdodas jau pēc 200 termiskiem cikliem no 20 līdz 150 grādiem. Pārraušanas testa laikā pieliekot pastāvīgu iekšējo spiedienu, spriegums tiek vienmērīgi sadalīts visā metinātajā šuvē. Tā kā caurule (ekstrudēta, orientēta) un gala vāciņš (formēts, izotrops) atšķiras izplešanās ziņā, termiskie cikli rada cikliskus bīdes un stiepes spriegumus, kas koncentrējas metināšanas kontaktā. Mikroplaisas sākas pie metināšanas līnijas, izplatās pa metinājumu pēc 100–500 cikliem un rada noplūdi vai plīsumus, ja spiediens ir krietni zem statiskā pārraušanas vērtības. Šāda ievainojamība nepastāv uzliesmotā gala vāciņā (bez metinājuma), kas iztur 5000–10 000 temperatūras ciklus. Pat ja statiskā spiediena rādītājs ir pietiekams, izmantojiet uzliesmojošus vāciņus (skatiet 34. pantu), nevis metinātus vāciņus siltuma cikla lietojumiem.

Metināšanas līnijas noguruma mehānisms
Kompresijas -formētais vāciņš (izotrops, kristāliskums 40–45%) un ekstrudēta caurule (orientēta, kristāliskums 45–50%) ir savienoti ar metinātu gala vāciņu. Metināšanas saskarnē ir trīs raksturīgi trūkumi: (1) atlikušais spriegums no diferenciālās dzesēšanas; (2) samazināta molekulmasa metināšanas -izraisītas termiskās nolietošanās dēļ; un (3) asu iegriezumu pie metinājuma saknes (sprieguma koncentrators). Stīpas spriegums, kas darbojas vienmērīgi, ir galvenais sprieguma veids statiskā iekšējā spiedienā. Tuvākajā laikā metinātā šuve var izturēt 8–12 bārus. Cepures-caurules saskarne saskaras ar ciklisku bīdi termiskās cikla laikā, jo PFA (110–120 ppm/grādi) un metāla serdi (14–17 ppm/grādi) termiskās izplešanās koeficients būtiski atšķiras. Ar katru ciklu metināšanas līnija liecas uz priekšu un atpakaļ kā eņģe. Pēc 100–500 cikliem metināšanas saknē parādās noguruma plaisas. Kļūme rodas pie tik zema spiediena kā 2–4 bāri, kad plaisa sasniedz sliekšņa garumu un izplatās visā metinātajā šuvē nākamā spiediena cikla laikā.

Uzliesmojošu un metinātu gala vāciņu salīdzinošā efektivitāte
Gala vāciņa spiediena veids kļūmes gadījumā pēc 200 cikliem (bāri) Statiskais pārraušanas spiediens (bāri) pie 25 grādiem Cikli līdz pirmajai plaisai (20–150 grādi, 5 grādi/min) Cikli līdz noplūdei (20–150 grādi) Dominējošās atteices režīms
Manuālā metināšana 10-14 50–150 100–300 2-4 Metināšanas līnijas nogurums
Automatizēta, metināta (N2 atmosfēra) 12–16 150–300 300–600 3–5 Metināšanas līnijas nogurums
Metināts + stabs-atlaidināts (200 grādi, 4 stundas) 14–18 300–600 600–1,200 4–6 Metināšanas līnija plus blakus
Uzliesmots (bezšuvju) 20–25 5, 000–8, 000 10, 000–15,000 10–12 (joprojām augsts) Lielapjoma materiāla nogurums
Uzliesmots + rūdīts 22–28 8,000–12,000 15,000–20,000 12–15 Reālajā dzīvē nav
Piemērs laukā
PFA heaters with welded end caps were used in a batch reactor. Before being installed, every heater passed a hydrostatic test at 10 bar. Twice a day, the reactor cycled between 20°C and 150°C (about 700 cycles annually). One heater resulted in a ground fault after 4 months (about 240 cycles). A circumferential crack near the weld line was discovered during inspection. With the same heater body and wall thickness, the facility moved to flared end caps. There were no end cap failures after five years (>3500 cikli). Uzliesmojošais vāciņš palielināja sildītāja izmaksas par 50 (1550 līdz 152 000 ārkārtas nomaiņās).

Kāpēc pārraušanas tests ir maldinošs
Metinātās šuves īstermiņa stiprumu statiskās slodzes apstākļos nosaka ar hidraulisko pārraušanas testu, ko veic istabas temperatūrā. Termiskās izplešanās cikliskos bīdes spēkus tas neatkārto. Statiskā spriegumā metinātajam vāciņam var būt 80% no pamatmateriāla stiprības, bet tikai 20–30% no noguruma kalpošanas laika. Lai gan pārraušanas pārbaude ir būtiska kvalitātes pārbaude (lai atrastu nopietnus trūkumus), termiskā cikla ilgumu ar to nevar paredzēt.

Metināšanas līnijas noguruma pārbaude
Pārbaudiet metināšanas līniju (redzamo gredzenu uz sildītāja gala) pēc 100–200 termiskiem cikliem. Izmantojiet 10–20 × palielināmo stiklu. Meklēt:

Pat 0,1 mm{1}}garas smalkas apkārtmēra plaisas

Gar metinājumu, balināšana (stresa balināšana)

neliela deformācija vai izspiedums

Nomainiet sildītāju, pirms tas pilnībā neizdodas, ja parādās kāds no šiem simptomiem.

Noslēgumā jāsaka, ka, lai gan metinātie vāciņi iztur pārraušanas testus, tie pārāk ātri neizdodas termiskā cikla laikā.
PFA sildītājs ar metinātu gala vāciņu var izturēt hidraulisko pārraušanas testu pie 10 bāru spiediena, bet metināšanas līnijas nogurums izraisa tā atteici jau pēc 200 termiskiem cikliem. Ilgi pirms statiskā spiediena reitinga pārsniegšanas sākas un izplatās plaisas, jo metināšanas līnija koncentrē ciklisko spriegumu no diferenciālās termiskās izplešanās. Uzliesmojoši (bezšuvju) gala vāciņi ir nepieciešami jebkuram lietojumam, kas saistīts ar siltuma ciklu, pat vienu ciklu dienā. Metinātos vāciņus drīkst izmantot tikai statiskiem, zemas{5}}temperatūras vai -riteņbraukšanas pakalpojumiem. Termiskie cikli norāda, ka metinātā šuve ir vāja, bet pārraušanas pārbaude norāda, ka tā ir spēcīga. Neuzticieties sprādzienam, bet cikliem. Metiniet to tikai tad, kad nepieciešams, un uzliesmojiet to. Padoms nosaka, cik ilgi jūsu sildītājs darbosies. Uzgalis mūža garumā ir uzliesmojošs gals. Tikšķošs pulkstenis ir metināts uzgalis. Izvēlieties uzliesmojumu.