Como dimensionar um trocador de PTFE para uma aplicação de ebulição bifásica-no lado do tubo?

pode não precisar de uma montagem totalmente nova se for substituída. A tubulação de PTFE pode ser soldada-por fusão de topo a si mesma por um processo cuidadosamente controlado para gerar uma estrutura de polímero contínua sem adesivo ou material de enchimento. Uma solda feita corretamente é indistinguível do tubo original, proporcionando praticamente uma conexão de alta integridade para aplicações químicas severas.

Reparos de solda por fusão de topo de conjuntos de tubos de PTFE quebrados são amplamente utilizados na produção de sistemas de fluoropolímero. Contudo, os reparos em campo exigem equipamentos especializados e controle rigoroso do processo.

Soldagem por fusão-de topo para tubos de PTFE: como funciona
A soldagem por fusão-a topo usa calor para amolecer as extremidades de dois tubos termoplásticos para soldá-los. As bordas fundidas são unidas para formar uma conexão.

Este processo cria uma ligação homogênea entre as cadeias poliméricas dos dois elementos, ao contrário de acoplamentos mecânicos ou fixações adesivas.

Como a ligação do polímero se forma
O PTFE é um polímero sem-cristalino. Para soldagem:

As porções cristalinas derreteram sob calor controlado.

Mobilidade da cadeia polimérica na superfície

As superfícies são pressionadas juntas, suavizadas

A interdifusão molecular ocorre através da interface

Quando esfria, a junta forma uma estrutura homogênea.

Se feita corretamente, a solda deverá desaparecer dentro do tubo, deixando apenas um pequeno cordão de fusão na parte externa para indicar a junta.

Procedimento de soldagem-por fusão topo a topo-a-passo
A soldagem bem-sucedida é em grande parte o segredo da preparação e dos parâmetros adequados do processo de soldagem.

Preparações de extremidades de tubos
Primeiro é preciso preparar cuidadosamente as duas extremidades do tubo.

O corte quadrado é obrigatório!
As extremidades do tubo são cortadas em quadrado, perpendicularmente ao eixo do tubo. Um pequeno desalinhamento angular pode até produzir:

Aquecimento não uniforme

Contato sob baixa pressão

Vaco interno

Áreas fracas de fusão

Acessórios de corte especiais são frequentemente usados ​​para manter as dimensões adequadas.

Limpando as Superfícies
As extremidades do tubo são então devidamente limpas para remover:

Sujeira

Óleos 0

Oxidação oxidação

Processamento de resíduos.

Umidade

Os contaminantes capturados no contato de fusão podem danificar gravemente a solda.

Aquecendo as superfícies de PTFE
As extremidades do tubo são pressionadas contra uma placa de fusão aquecida, uma vez alinhadas na configuração de soldagem.

Temperatura controlada pela placa
Normalmente a placa quente é:

Temperatura: Estritamente regulamentada

Revestimento de PTFE para-antiaderente

De acordo com a especificação do material do tubo

As temperaturas de soldagem para PTFE são limitadas e sensíveis ao material. O ciclo deve ser regulado cuidadosamente.

Quando o tubo terminar de aquecer:

Os cristalitos amolecem, liquefazem.

Superfície plastificada

A circunferência começa a se liquefazer em uma conta,

O tamanho e a aparência desta pérola são pistas importantes para o estado de fusão correto.

No momento de atingir a condição de fusão desejada:

Remoção rápida da placa

As extremidades macias dos tubos são então unidas

Entrega controlada de pressão axial

Ele é mantido no lugar até que a junta esfrie.

Esta etapa confere a última integridade à solda.

O controle de pressão é a chave
Força excessiva pode incluir:

Salpicos de substância derretida

Zona de Solda B. Desbaste

Brinque com o formato do tubo

A baixa pressão pode desaparecer;

Escavações

Derretimento parcial

Coesão molecular pequena

Portanto, o controle preciso da pressão é a base de todo o processo de fusão.

Solidificação e resfriamento
O tubo é então fixado no lugar e o material pode esfriar e recristalizar.

Evita defeitos com resfriamento controlado
O resfriamento rápido ou irregular pode causar:

Estresse residual

Distorção

Defeitos no cristal

diminuição da resistência da solda

A última junta é desenhada com o desenho ideal para que tenha características mecânicas do próprio tubo pai mais próximo.

Usos de tubos de PTFE rachados para reparo de solda de fusão de topo
Os processos de reparo de soldagem por fusão topo a topo são amplamente utilizados em ambientes de fabricação de fluoropolímeros para tubos de PTFE danificados, quando são necessários grandes comprimentos de tubos contínuos.

"Aplicações de Fabricação"
Algumas aplicações são:

Unidade Trocadora de Calor

Fabricação de bobinas longas de fluoropolímero

Extensões de tubo

Fabricação de tubulação de processo

Conectores de coletor-a{1}}tubo

Em muitas instalações de fluoropolímeros, o procedimento convencional para união permanente é a fusão de topo.

Por que o reparo em campo é incomum
Embora a soldagem em campo de tubos de PTFE possa ser feita tecnicamente, não é uma prática comum em comparação com a fabricação em oficina.

As condições ambientais são importantes
Uma soldagem por fusão-de topo bem-sucedida exige que:

ambiente limpo

Condições secas;

Estável à temperatura ambiente

Controle de alinhamento de precisão

As condições do campo industrial são frequentemente empoeiradas, vibrantes, úmidas e limitadas na área de trabalho, de modo que as operações de soldagem de precisão são difíceis.

Equipamentos especializados não são baratos.
Os dispositivos portáteis de soldagem por fusão topo-de fluoropolímero são bastante sofisticados e exigem:

Controles precisos de temperatura

Dispositivos de fixação de alta precisão

Aplicação de força calibrada

Programação de um determinado conteúdo

Portanto, a soldagem em campo é frequentemente reservada para:

Corrigindo processos críticos

Condições de substituição-uma vez

Sistemas Químicos de Alta Pureza

Grandes unidades trocadoras personalizadas

Parâmetros de soldagem corretos para o material
A soldagem de PTFE não pode ser feita usando configurações genéricas.

Parâmetros Críticos do Processo
Os parâmetros de soldagem são uma função do

Variável|Influência
O grau de PTFE altera o comportamento de fusão
Diâmetro do tubo afeta o tempo de aquecimento
A espessura da parede influencia a penetração do calor
Controla o fluxo do polímero. Temperatura de fusão.
Pressão de fusão Qualidade da ligação
Duração do resfriamento afeta a cristalização
Um ponto fraco em uma solda mal feita é um objeto perigoso que pode falhar mecanicamente ou vazar quimicamente sob pressão operacional.

É, portanto, necessária uma qualificação rigorosa do procedimento.

Por que o PFA é mais fácil de soldar na maioria das vezes
O PFA é geralmente considerado mais fácil de soldar, porém a fusão topo a topo do PTFE é possível.

Vantagens da processabilidade por fusão
No entanto, o PFA é totalmente processável-por fusão, com um comportamento de-processamento por fusão mais fácil do que o PTFE, que tem uma transição de cristalinidade mais complexa no aquecimento.

Portanto:

As janelas de fusão PFA são mais gerenciáveis.

Melhor consistência de solda.

Acabamento superficial melhorado

Aplicações que exigem alta pureza são benefícios

Assim, o PFA é amplamente utilizado em semicondutores de pureza extremamente alta e sistemas de processamento químico que requerem conexões soldadas de fluoropolímero.

Razões comuns para falha na solda por fusão
Muitos elementos podem afetar o resultado de uma solda.

Erro de temperatura
Se a temperatura for demasiado baixa a interdifusão entre as moléculas não funciona suficientemente bem e se a temperatura for demasiado elevada o polímero pode desintegrar-se.

Desalinhamento
O desalinhamento dos tubos leva a uma distribuição não homogênea de tensões na zona de solda.

Poluição 2.
Matérias estranhas na interface interrompem a ligação do polímero.

Falta de tempo de resfriamento
O movimento prematuro durante o resfriamento pode influenciar a estrutura cristalina.

Qualquer um desses problemas pode ter um impacto substancial na confiabilidade-da junta a longo prazo.

Verificação e inspeção de qualidade
Métodos de avaliação visual e mecânica são populares para exame de soldas de fluoropolímero de alta integridade.

Procedimentos Comuns de Inspeção
A verificação de qualidade pode incluir:

Observação de contas visualmente

Medição dimensional

Teste de pressão

Teste de vazamento de vácuo

Teste de amostras de tração

Em sistemas críticos, os registros de qualificação de soldagem são frequentemente retidos para que a rastreabilidade seja mantida.

Conclusões Conclusões
A soldagem-por fusão topo a topo é o método aceito para produzir juntas permanentes de alta resistência em sistemas de tubos de PTFE. Segmentos individuais do tubo de fluoropolímero podem ser transformados em uma estrutura de polímero quase contínua com integridade mecânica próxima à do material original por meio de aquecimento, pressão e resfriamento controlados.

Devido à necessidade de equipamentos especializados, controle rígido de parâmetros e um ambiente limpo, reparos de serviço de campo em conjuntos de tubos de PTFE danificados por soldagem por fusão de topo são frequentemente realizados durante a fabricação. A fusão de topo é um dos métodos mais confiáveis ​​de união de sistemas críticos de fluoropolímero para reparos permanentes e quimicamente resistentes.

É possível, mesmo com fluoropolímeros extremamente antiaderentes, ligá-los com sucesso no final se o calor, a pressão e a física do polímero forem controlados com precisão suficiente.