PFA ライニングの熱応力亀裂、円周方向/軸方向の分割漏れ故障のメカニズム、および完全なプロセス防止制御スキーム-

熱応力亀裂故障とは、冷間始動、緊急停止、および加熱と冷却の交互サイクルの間の急激な温度変動を指します。 PFAライニングの線膨張係数は鋼基材とは大きく異なります。ライニングが鋼管に強固に接着されると、不均一な熱膨張と収縮により、フッ素樹脂層の内部に大きな拘束された内部応力が発生します。応力が材料の引張限界を超えると、ライニング表面に軸方向または円周方向の貫通亀裂が発生します。腐食性媒体が亀裂から中間層に侵入し、泡立ち、広範囲の脱ガム、鋼管の錆漏れを引き起こします。-ひび割れたライニングの破片が剥がれ落ち、エルボやティーなどの配管継手を詰まらせます。この障害は、温度の切り替えが頻繁で温度が急激に上昇および下降する加熱パイプラインで頻繁に発生します。

1. 熱変形の抑制と亀裂発生メカニズム

鋼製ベースパイプは熱膨張率が低いのに対し、PFA ライニングは温度変化による膨張と収縮の振幅がはるかに大きいのが特徴です。結合拘束下では、ライニングは加熱時に自由に伸びることができず、圧縮されて圧縮応力が生じます。冷却収縮中に、剛性鋼管によってしっかりと引っ張られ、高い引張応力が形成されます。高温-の交互変化が繰り返されると、ライニング内部に応力疲労が蓄積し、応力集中点で微小亀裂が核となってライニングの厚さ全体に広がります。化学的分子鎖の損傷によって引き起こされる時効脆性とは異なり、この亀裂は熱変形拘束の不一致によって純粋に機械的に引き起こされ、破壊痕跡はきれいな応力破壊特性を示します。

2. 熱応力による損傷を受けやすい一般的な位置

全体的な結合拘束と集中的な累積熱応力を備えた長い直線パイプセクション。

急激な構造変化と激しい応力集中を伴うエルボ、レデューサー、ティー。

寸法の突然変異が応力集中を引き起こすフランジのフランジ遷移ゾーン。

接着強度と拡張性能が一貫していない局所的なライニング修復パッチ。

パイプラインセクションの片側が加熱され、もう一方の側が断熱され、非対称の温度場が形成されます。

3. 亀裂破壊を促進する中子誘発要因

-現場での操作では、勾配遷移を行わずにワンショットの急速加熱または強制緊急冷却を採用します。{{1}

ライニングは完全に焼結されており、全面が強力に結合しているため、熱変形に対する微小な変位の許容範囲は確保されていません。{0}

パイプラインの断熱材が部分的に欠けているため、パイプ壁の温度が不均一になり、局所的な応力過負荷が発生します。

この設計ではライニングとベース素材の熱膨張差が考慮されておらず、構造的なリリース対策が不足しています。

頻繁な起動と停止のサイクルにより、交互の熱応力疲労による損傷が増幅されます。

4. フルリンクの防止と制御の技術的対策-

① 細分化した緩熱徐冷運転手順の策定

瞬間的な温度差を避け、急激な熱応力の発生を根本的に遮断します。

② ライニング焼結プロセスを最適化し、全面接着ではなくドットまたはメッシュ接着を採用します。-

熱膨張と収縮による変位を補償するために、小さなスライド ギャップを確保します。

③ 損傷した断熱層を適時に修復し、パイプライン全体の均一な保温を保証します。

不均一な応力分布を持つ局所的な過冷却および過熱領域を排除します。

④ 長距離ライニングパイプラインの膨張補償セクションと柔軟な接続ジョイントを設定します-

パイプ本体全体の熱変形変位を逃がします。

⑤移行部や長尺直管を中心に内視鏡検査を定期的に実施

貫通や漏れが発生する前に、小さな熱亀裂を検出します。

5. 予防効果比較表

表格

結論

PFA ライニングの熱応力亀裂は、ライニングと鋼基材の間の熱膨張係数の不一致に起因します。膨張と収縮が制限されると、引張応力と圧縮応力が交互に発生し、ライニングの壁を貫通する亀裂が発生します。-炉心の予防策には、勾配温度制御の実施、変形許容量を確保するためのライニング接着モードの最適化、完全かつ均一な断熱の確保、パイプラインの膨張補償構造の追加、定期的な亀裂検査の実施が含まれます。ライニング製造プロセスの設計、現場での操作仕様、毎日の機器検査の-プロセス全体のクローズド-管理により、PFA ライニング加熱管の熱応力亀裂によって引き起こされる媒体の漏れやパイプラインの閉塞事故を排除できます。-