Колики је реални век трајања пузања при ломљењу ПФА носача грејача оптерећеног на 5 МПа и 180 степени?

Носачи ПФА грејача-који се користе за постављање грејача у резервоаре или за држање помоћне опреме-могу бити изложени сталним механичким оптерећењима на повишеним температурама. На 180 степени (око границе континуиране употребе ПФА од 200 степени), пукотина пузања је главни начин квара за оптерећене носаче. За носач оптерећен на 5 МПа (типично за грејач од 10 кг окачен на носач попречног пресека од 50 мм2), реалан век трајања пузања је 500–2000 х, у зависности од ПФА класе, кристалности и квалитета производње. Ово је далеко краће од нормалног века трајања грејача (10.000 до 30.000 сати). Сходно томе, ПФА конзоле не треба примењивати за трајна напрезања преко 2 МПа на 180 степени. У случају оптерећења преко 2 МПа, користите металне носаче са ПФА премазом или металне носаче одвојено. Следећи подаци о пузању су водич за сигуран дизајн.

Механизми ломљења пузања на 180 о Ц
Тг=-15 степен ). ПФА је изнад свог стакластог прелаза, али испод тачке топљења (305 степени) на 180 степени. Полимер показује вискоеластично пузање, тј. константно оптерећење доводи до континуиране деформације. У фази примарног пузања (почетно 0–100 х) сој расте опадајућим темпом. У секундарном пузању (100-1000 х) брзина деформације је константна. Током терцијалног пузања (преко 1000 сати) деформација се убрзава како се шупљине стварају, а ефективни попречни пресек{22}}смањује се до руптуре. Уобичајено време до терцијарног пузања за ПФА носач оптерећен на 5 МПа на 180 степени је 200-500 сати; руптура се јавља на 500-2.000 сати. Век трајања руптуре је описан Ларсон-Милеровим параметром: ЛМП=Т к (Ц + лог т), где је Т температура (К), т време до пуцања (сати) и Ц је константа материјала (око 20 за ПФА). За дати ЛМП, живот драматично опада са температуром.

Кристалиничност ПФА има велики утицај на отпорност на пузање. ПФА високе-кристалности (55–65%) има 2–3 пута дужи век пузања од ПФА ниске{6}}кристалности (35–45%). Дужи животни век (видети члан #41) се такође постиже у жареним носачима (после жарења калупа на 200 степени у трајању од 4 сата). Геометрија носача је важна, оштри углови концентришу напоне и смањују дуговечност за 50-80% у односу на дизајне са радијусом.

Пузајући животни век у односу на стрес и температура
Температура (степен) Напон (МПа) ПФА степен кристалности (%) Век трајања руптуре (сати, типично) Режим квара 180 2 Стандардни 45 8, 000-15 000 Прекомерно увијање (пузање) 180 3 Стандардни 45 3, 000{0} Пузање {08} Стандардно 45 1,000-2,500 Руптуре са стварањем празнина 180 5 Стандард 45 500-1,500 Рапид руптуре 180 6 Стандард 45 200-500 Тренутни отклон, руптура 180 5 Висока кристалност (жарено) {{19}с.к стандард,{19}с. 180 5 Ниска кристалност (неотопљена) 38 300-800 50% животног века наспрам стандарда 160 5 Стандардна 45 3, 000-6 000 Нижа температура продужава животни век 200 3 Стандардна 45 500-1, 500 Близу горње границе за ПФА 150 5 Прикладно 2, прихватљиво за {0{0 оптерећења
Препоруке за безбедносни дизајн
For PFA support brackets at 180°C, the maximum sustained stress should not exceed 2 MPa for long term service (>5.000 сати). Напон (σ)=Ф / А Где Ф=Оптерећење (Н) А=Минимална површина попречног пресека конзоле (мм2) За оптерећење од 50 Н (≈5 кг), неопходна површина А=Ф/σ=50 / 2=25 мм2. Минимум је носач са попречним-пресеком од 5 мм к 5 мм (25 мм2). За оптерећење од 100 Н (10 кг) минимална површина је 50 мм2 (7 мм к 7 мм). Ово су минималне величине, веће заграде дају сигурносни тампон.

За напоне изнад 2 МПа на 180 степени, метални држач (нерђајући челик, титанијум или Хастеллои) обложен или обложен ПФА ће се користити за спречавање хемијског напада. Метални држач подиже тешко, ПФА пружа отпор. Или, затегните грејач металном шипком кроз средину одозго уместо да га ставите на компресију одоздо. ПФА је јачи у компресији него у напетости. Век трајања пузања на притисак је 2-3к већи од века пузања при затезању за исти напон.

За постојеће ПФА носаче високог напрезања, проверавајте годишње да ли постоје деформације. Забележите оригиналну величину заграде и упоредите са садашњом. Видљиве пукотине и/или упорни отклон већи од 2 мм захтеваће хитну замену. Ако је носач савијен, али није сломљен, може и даље радити, иако са смањеним капацитетом. Деформисани носачи се могу заменити ако нису напукли за основне примене (грејач би могао пасти у резервоар)

Пример поља
Хемијска компанија је користила ПФА носаче за држање грејача од 15 кг (150 Н оптерећење) на 180 степени. Попречни пресек носача је био 10 мм × 8 мм (80 мм2), пружајући σ=150/80=1.9 МПа-у безбедном опсегу. Носач се отклонио 3 мм након 18 месеци (~13.000 сати) без пронађених пукотина. Грејач је још увек био подигнут. За 2,5 године (18.000 х) отклон је био 6 мм и грејач је опуштен. Носач је замењен током заказане паузе. Носач није био сломљен, али је био изван свог животног века. Фабрика је модификовала свој дизајн тако да користи металне носаче за будуће инсталације, наводећи захтев за бесконачним животом.

Закључци: Напон ПФА конзоле ограничен на 2 МПа при 180 степени
Реалан век трајања пузања држача ПФА грејача оптерећеног на 5 МПа и 180 степени је само 500-2.000 сати што није довољно за већину индустријских примена. За продужени рад (5,000+ сати) ограничите напон на 2 МПа. Користите металне носаче са ПФА премазом ако је оптерећење веће од 2 МПа или користите засебне металне носаче. Ако су ПФА заграде потребне, наведите високу-кристалност, жарени ПФА, радијус свих углова и сваке године проверавајте да ли има угиба. ПФА је одличан материјал за хемијску отпорност, али лош материјал за дуготрајно ношење на високој температури. Не тражите од ПФА да уради оно што метал треба да уради. Када сте у недоумици, користите метал. Трошкови пада грејача у резервоар и кратког споја са зидом су много већи од цене доброг металног носача. Дизајнирајте носач тако да издржи оптерећење, а не да буде погодност од једног материјала.