Come dimensionare uno scambiatore in PTFE per un'applicazione di ebollizione bifase-sul lato tubo?

potrebbe non aver bisogno di un assemblaggio completamente nuovo se viene sostituito. Il tubo in PTFE può essere saldato per fusione di testa-a se stesso mediante un processo controllato molto attentamente per generare una struttura polimerica continua senza adesivo o materiale di riempimento. Una saldatura eseguita correttamente è indistinguibile dal tubo originale, garantendo praticamente una connessione ad alta integrità per impieghi chimici gravosi.

Le riparazioni con saldatura di testa di gruppi di tubi in PTFE rotti sono ampiamente utilizzate nella produzione di sistemi fluoropolimerici. Tuttavia, le riparazioni sul campo richiedono attrezzature specializzate e un rigoroso controllo del processo.

Saldatura di testa-per fusione di tubi in PTFE: come funziona
La saldatura per fusione di testa- utilizza il calore per ammorbidire le estremità di due tubi termoplastici e saldarli insieme. I bordi fusi vengono uniti per formare una connessione.

Questo processo crea un legame omogeneo tra le catene polimeriche dei due elementi, al contrario degli accoppiamenti meccanici o dei fissaggi adesivi.

Come si forma il legame polimerico
Il PTFE è un polimero semi-cristallino. Per la saldatura:

Le porzioni cristalline si sciolsero sotto calore controllato.

Mobilità delle catene polimeriche in superficie

Le superfici vengono premute insieme, ammorbidite

L'interdiffusione molecolare avviene attraverso l'interfaccia

Quando si raffredda, il giunto forma una struttura omogenea.

Se eseguita correttamente la saldatura dovrebbe scomparire all'interno del tubo lasciando solo un piccolo cordone di fusione all'esterno ad indicare la giunzione.

Procedura di saldatura per fusione di testa-passo-per-passo
Una saldatura di successo è in gran parte il segreto di una preparazione e di parametri adeguati del processo di saldatura.

Preparazioni per le estremità del tubo
Per prima cosa bisogna preparare con cura le due estremità del tubo.

Il taglio quadrato è un must!
Le estremità del tubo sono tagliate quadrate, ad angolo retto rispetto all'asse del tubo. Piccoli disallineamenti angolari possono addirittura produrre:

Riscaldamento non uniforme

Contatto a bassa pressione

Vuoto interno

Aree deboli di fusione

Per mantenere le dimensioni corrette vengono spesso utilizzati dispositivi di taglio speciali.

Pulizia delle superfici
Le estremità del tubo vengono poi adeguatamente pulite per rimuovere:

Sporco

Oli 0

Ossidazione per ossidazione

Rifiuti di lavorazione.

Umidità

I contaminanti catturati nel contatto di fusione possono danneggiare gravemente la saldatura.

Riscaldamento delle superfici in PTFE
Le estremità del tubo vengono premute contro una piastra di fusione riscaldata una volta allineate nella configurazione di saldatura.

Temperatura controllata della piastra
Normalmente la piastra riscaldante è:

Temperatura: rigorosamente regolamentata

Rivestimento in PTFE anti-aderente

Come da specifica del materiale del tubo

Le temperature di saldatura per il PTFE sono limitate e sensibili al materiale. Il ciclo deve essere regolato attentamente.

Quando il tubo termina di riscaldarsi:

I cristalliti si ammorbidiscono, si liquefanno.

Superficie plastificata

La circonferenza comincia a liquefarsi in una perla,

La dimensione e l'aspetto di questa perla sono indizi chiave per il giusto stato di fusione.

INCOLLAGGIO E FUSIONE
Al momento del raggiungimento della condizione di fusione desiderata:

Rimozione rapida della piastra

Le estremità morbide dei tubi vengono quindi unite

Erogazione controllata della pressione assiale

Viene mantenuto in posizione finché il giunto non si raffredda.

Questa fase mette l'ultima integrità sulla saldatura.

Il controllo della pressione è la chiave
Una forza eccessiva può includere:

Spruzzi di sostanza fusa

Zona di saldatura B. Diluizione

Gioca con la forma del tubo

La bassa pressione può andarsene;

Scava

Fusione parziale

Piccola coesione molecolare

Quindi un accurato controllo della pressione è la base dell'intero processo di fusione.

Solidificazione e raffreddamento
Il tubo viene quindi bloccato in posizione e il materiale viene lasciato raffreddare e ricristallizzare.

Evita i difetti con il raffreddamento controllato
Un raffreddamento rapido o irregolare potrebbe causare:

Stress residuo

Distorsione

Difetti del cristallo

diminuzione della resistenza della saldatura

L'ultimo giunto è progettato con il design ottimale per avere le caratteristiche meccaniche del tubo genitore stesso più vicino.

Usi della saldatura per fusione di testa per riparare tubi in PTFE incrinati
I processi di riparazione della saldatura per fusione di testa sono ampiamente utilizzati negli ambienti di produzione di fluoropolimeri per tubi in PTFE danneggiati, quando sono necessarie grandi lunghezze di tubi continui.

"Applicazioni di fabbricazione"
Alcune applicazioni sono:

Unità scambiatore di calore

Produzione di bobine lunghe in fluoropolimero

Prolunghe del tubo

Realizzazione di tubazioni di processo

Connettori collettore da tubo-a-tubo

In molti stabilimenti di fluoropolimeri, la procedura convenzionale per la giunzione permanente è la fusione di testa.

Perché la riparazione sul campo è rara
Sebbene la saldatura sul campo dei tubi in PTFE possa essere eseguita tecnicamente, non è una pratica comune rispetto alla fabbricazione in officina.

Le condizioni ambientali sono importanti
Una saldatura per fusione di testa-di successo richiede che:

ambienti puliti

Condizioni asciutte;

Stabile a temperatura ambiente

Controllo di allineamento di precisione

Le condizioni del campo industriale sono spesso polverose, vibranti, umide e con un'area di lavoro limitata, quindi le operazioni di saldatura di precisione sono difficili.

Le attrezzature specializzate non sono economiche.
I dispositivi portatili per la saldatura per fusione di testa-di fluoropolimeri sono piuttosto sofisticati e richiedono:

Controlli precisi della temperatura

Dispositivi di bloccaggio ad alta precisione

Applicazione della forza calibrata

Programmazione di un dato contenuto

Pertanto la saldatura sul campo è spesso riservata a:

Correzione dei processi critici

Condizioni di sostituzione per una-volta

Sistemi chimici ad elevata purezza

Scambiatori personalizzati di grandi dimensioni

Parametri di saldatura corretti per il materiale
La saldatura del PTFE non può essere eseguita utilizzando impostazioni generiche.

Parametri di processo critici
I parametri di saldatura sono funzione del

Variabile|Influenza
Il grado di PTFE cambia il comportamento alla fusione
Diametro del tubo Influisce sul tempo di riscaldamento
Lo spessore della parete influenza la penetrazione del calore
Controlla il flusso del polimero. Temperatura di fusione.
Qualità del legame a pressione di fusione
La durata del raffreddamento influisce sulla cristallizzazione
Un punto debole in una saldatura di scarsa qualità è un oggetto pericoloso che può guastarsi meccanicamente o perdere chimicamente sotto la pressione operativa.

È pertanto necessaria una rigorosa qualificazione della procedura.

Perché il PFA è più facile da saldare nella maggior parte dei casi
Il PFA è generalmente considerato più facile da saldare, tuttavia è possibile la fusione di testa del PTFE.

Vantaggi della processabilità allo stato fuso
Tuttavia, il PFA è completamente-lavorabile alla fusione con un comportamento di lavorazione-più semplice del PTFE che presenta una transizione di cristallinità più complessa al riscaldamento.

Perciò:

Le finestre di fusione PFA sono più gestibili.

Migliore consistenza della saldatura.

Finitura superficiale migliorata

Le applicazioni che richiedono elevata purezza rappresentano dei vantaggi

Pertanto il PFA è ampiamente utilizzato nei semiconduttori di purezza estremamente elevata e nei sistemi di trattamento chimico che richiedono connessioni saldate di fluoropolimeri.

Ragioni comuni per il fallimento della saldatura per fusione
Molti elementi possono influenzare la qualità del risultato di una saldatura.

Errore di temperatura
Se la temperatura è troppo bassa l'interdiffusione tra le molecole non funziona abbastanza bene, mentre se la temperatura è troppo alta il polimero può disintegrarsi.

Disallineamento
Il disallineamento dei tubi porta ad una distribuzione disomogenea delle sollecitazioni nella zona di saldatura.

Inquinamento 2.
I corpi estranei sull'interfaccia interrompono il legame del polimero.

Mancanza di tempo di raffreddamento
Il movimento prematuro durante il raffreddamento può influenzare la struttura cristallina.

Ognuno di questi problemi può avere un impatto sostanziale sull'affidabilità-a lungo termine del giunto.

Verifica e ispezione della qualità
I metodi di valutazione visiva e meccanica sono diffusi per l'esame delle saldature di fluoropolimeri ad alta integrità.

Procedure di ispezione comuni
La verifica della qualità può includere:

Osservazione visiva delle perle

Misurazione dimensionale

Prova di pressione

Test di tenuta del vuoto

Prove di trazione su provini

Nei sistemi critici, i registri delle qualifiche delle saldature vengono spesso conservati in modo da mantenere la tracciabilità.

Conclusioni Conclusioni
La saldatura per fusione di testa- è il metodo accettato per produrre giunti permanenti ad alta resistenza nei sistemi di tubi in PTFE. I singoli segmenti del tubo in fluoropolimero possono essere trasformati in una struttura polimerica quasi continua con integrità meccanica che si avvicina a quella del materiale originale mediante riscaldamento, pressione e raffreddamento controllati.

A causa della necessità di attrezzature specializzate, di uno stretto controllo dei parametri e di un ambiente pulito, durante la produzione vengono spesso eseguite riparazioni sul campo di gruppi di tubi in PTFE danneggiati mediante saldatura per fusione di testa. La fusione di testa è uno dei metodi più affidabili per unire sistemi fluoropolimerici critici per riparazioni permanenti e chimicamente resistenti.

Alla fine, anche con fluoropolimeri estremamente antiaderenti è possibile unirli insieme con successo se il calore, la pressione e la fisica dei polimeri vengono controllati con sufficiente precisione.