Come montare e collegare correttamente uno scambiatore di calore in PTFE senza danneggiarlo

Lo scambiatore di calore in PTFE viene avvitato saldamente e il tubo viene spinto in posizione con uno sforzo fisico. Il rivestimento in PTFE si romperà in corrispondenza dell'ugello entro poche settimane. Perché?' Sollecitazioni di dilatazione termica, disallineamenti delle tubazioni. È necessario un po' di spazio per muoversi per una corretta installazione.
Il politetrafluoroetilene, o PTFE, fornisce una resistenza alla corrosione senza pari in condizioni chimiche severe, ma è necessario considerare il suo comportamento meccanico. Il coefficiente di dilatazione termica lineare del materiale è circa dieci volte quello dell'acciaio al carbonio, ovvero da circa 100 a 120 × 10−6/grado contro 10 a 12 × 10−6/grado per l'acciaio. Il rivestimento in PTFE si espande molto più del guscio in acciaio durante la transizione della temperatura di processo dalle condizioni ambientali a quelle di lavoro. Se gli ugelli sono fissati saldamente allo scambiatore fisso, la crescita differenziale produce sollecitazioni di taglio e trazione che superano rapidamente il limite di allungamento del rivestimento. Ciò provoca rotture radiali del collo dell'ugello, distorsioni della faccia della flangia o micro-lacerazioni che si propagano sotto i cicli di pressione. Un'installazione-senza perdite è un'installazione-senza stress. L'obiettivo dell'installatore, quindi, è posizionare l'unità in modo che possa respirare assialmente e lateralmente, pur mantenendo l'esatto allineamento degli ugelli con le tubazioni di processo.
Inizia con le fondamenta. Posizionare lo scambiatore di calore su supporti di scorrimento anziché di vincolo fisso. La pratica standard prevede l'utilizzo di piastre scorrevoli in PTFE o cuscinetti di appoggio a basso attrito tra i piedi dello scambiatore e le travi di supporto in acciaio. Ciò consente al guscio di crescere e restringersi senza combattere l'attrito. Prima di abbassare lo scambiatore accertarsi che la struttura di supporto sia perfettamente in bolla utilizzando una livella di precisione o un dispositivo di allineamento laser; una deviazione superiore a 1 mm per metro causerà carichi irregolari. Tutti i punti di supporto hanno un peso equamente distribuito, non consentono mai carichi concentrati sotto il guscio o il canale. Piccole anomalie nella fondazione vengono compensate da spessori o viti di martinetto regolabili sotto i piedi. Non saldare o imbullonare rigidamente il mantello alla struttura una volta che lo scambiatore è appoggiato sui supporti mobili. Inserire invece binari di guida assiali o blocchi di arresto che impediscano il movimento laterale ma consentano il movimento senza ostacoli lungo l'asse del vaso. Il PTFE si espande quando è caldo, lascia spazio di manovra.
Una volta impostato il livello con lo scambiatore in posizione, l'ugello è allineato. Non forzare mai le tubazioni di processo in modo che corrispondano agli ugelli dello scambiatore. Innanzitutto predisporre le tubazioni in modo naturale. Posizionare i pezzi della bobina su supporti temporanei regolabili per tubi o con cadute di catena in modo tale che le facce delle flange siano parallele e concentriche entro 1,5 mm e 0,5 mm per 25 mm di diametro del bullone rispettivamente-normative di settore per le apparecchiature rivestite. Misurare gli spazi con spessimetri in diversi punti attorno alla circonferenza. Correggere il disallineamento spessorando i supporti delle tubazioni o i piedini dello scambiatore; non martellare o sollevare il tubo. Un disallineamento anche di 3 mm può causare momenti flettenti che concentrano lo stress direttamente sul sottile rivestimento in PTFE in corrispondenza della gola dell'ugello dove il rivestimento è incollato o bloccato meccanicamente all'acciaio.
Installare le guarnizioni giuste e allinearle. Il rivestimento stesso è ottimizzato per la resistenza chimica e il comportamento allo scorrimento mediante l'uso di guarnizioni a busta in PTFE o guarnizioni a faccia intera in PTFE. Non utilizzare guarnizioni in gomma, amianto compresso o avvolte a spirale con avvolgimenti metallici. Si comprimono in modo non uniforme e possono incastrarsi nella faccia più morbida del PTFE, provocando perdite o schiacciamenti localizzati. Centrare la guarnizione sulla flangia, in modo che il bordo della busta non si pieghi o si strappi. Se il produttore lo consente, applicare un sottile strato di lubrificante appropriato (pasta a base di PTFE-) sulle facce della guarnizione per ridurre al minimo la coppia di installazione senza compromettere l'integrità della guarnizione.
L'avvitamento è una marcia lenta e costante. Stringere i bulloni della flangia secondo uno schema a stella o incrociato, iniziando dal centro e procedendo in passaggi incrementali--30%, 60% e 100% della coppia prescritta. Utilizzare una chiave dinamometrica calibrata. I valori tipici per le flange rivestite in PTFE vanno da 40 a 80 Nm a seconda delle dimensioni e della classe di pressione. Seguire sempre la scheda tecnica del produttore dell'apparecchiatura. Se il PTFE è eccessivamente stretto verrà compresso oltre il limite elastico e scorrerà a freddo o si crepa sul bordo della flangia. Attendere 15 minuti dopo il passaggio finale e ricontrollare la coppia. Le guarnizioni in PTFE si sistemano mentre si inseriscono. Non utilizzare chiavi a impulsi o utensili pneumatici su flange rivestite.
Le tubazioni di processo pesanti dovranno essere supportate in modo indipendente sulle proprie rastrelliere per tubi o supporti a molla, in modo che il loro peso morto non sia sospeso agli ugelli dello scambiatore. L'ugello non è altro che un'estensione del sottile rivestimento in PTFE e non è un ancoraggio strutturale. Fornire anelli di espansione o giunti di espansione del tipo-a soffietto o tubi flessibili metallici sia sulla linea di aspirazione che su quella di uscita. Questi elementi assorbono la dilatazione differenziale (spesso 3-6 mm/m di percorso della tubazione) senza restituire alcuna spinta assiale allo scambiatore. Mantenere gli elementi flessibili vicino all'ugello ma sul lato a valle della prima valvola di isolamento, in modo che siano accessibili per la manutenzione. Una buona regola pratica è quella di lasciare uno spazio di 5-10 mm tra il guscio dello scambiatore e qualsiasi parete fissa in acciaio o cemento. Questo spazio consente la piena crescita termica senza legarsi.
Effettuare tutti i collegamenti e controllare l'allineamento a freddo prima di introdurre i fluidi di processo. Incidere o segnare in altro modo le posizioni di riferimento sugli ugelli e sui tubi circostanti. Misurare il gap e il parallelismo con il sistema a temperatura ambiente. Quindi, ri-misurare una volta completata la bullonatura e fissati i supporti. Qualsiasi cambiamento maggiore di 1 mm mostra una deformazione residua. Allentare le flange, re-reimpostare i supporti e ripetere l'operazione fino a quando non viene indicata alcuna deformazione. L'ultimo controllo è la polizza assicurativa dell'installatore contro gli stress nascosti.
Una corretta installazione meccanica e un corretto allineamento delle tubazioni prevengono crepe da stress e perdite. L'espansione termica è un fattore da tenere in considerazione per la durata dello scambiatore di calore in PTFE. Solo nel caso in cui il rivestimento in PTFE offre il meglio-in compressione-lo farà quando lo scambiatore è posizionato su supporti scorrevoli, gli ugelli sono allineati senza forza, le guarnizioni sono scelte e serrate correttamente e le tubazioni possono espandersi. Il risultato sono anni di servizio senza perdite-senza guasti, non guasti prematuri. L'ora in più spesa per un accurato livellamento e scorrimento I supporti e le connessioni flessibili si ripagano in termini di operatività e sicurezza ben oltre lo sforzo iniziale, alla fine.