Een onderhoudsteam verving een defect roestvrijstalen verwarmingselement door een PTFE-eenheid in een zwavelzuurplateertank. De roestvrijstalen verwarmer had een standaard stalen flens van 100 mm gebruikt die met bouten aan de tankwand was bevestigd. De PTFE-verwarmer arriveerde met een bijpassend flenspatroon en het team zette hem op zijn plaats met behulp van de bestaande flens en pakking. Binnen twee weken lekte het. Het lek zat niet bij de pakking-maar bij de overgang van PTFE-naar-flens, waar het polymeer koud-was weggestroomd van het staal onder de boutbelasting.
Flenscompatibiliteit is een van de meest over het hoofd geziene problemen bij het vervangen van verwarmingselementen. Een PTFE-verwarmer kan hetzelfde boutpatroon en dezelfde flensafmetingen hebben als de roestvrijstalen eenheid die hij vervangt, maar het materiaalgedrag is fundamenteel anders. PTFE koude-vloeit onder aanhoudende drukbelasting. Roestvrij staal niet. Een flensontwerp dat werkt voor roestvrij staal kan mislukken met PTFE.
Waarom PTFE niet hetzelfde flensontwerp kan gebruiken
Roestvrijstalen dompelverwarmers worden doorgaans aan een stalen flens gelast of gesoldeerd. Het gewricht is stijf en permanent. De flensbouten drukken een pakking tegen de tankwand, en het metaal-op-metaalcontact houdt de afdichting voor onbepaalde tijd in stand.
PTFE-verwarmers kunnen niet op dezelfde manier aan een stalen flens worden gelast. Het polymeer wordt mechanisch opgevangen in een groef, chemisch gebonden aan de flens, of onder druk-gegoten rond een metalen inzetstuk. Elk van deze methoden gedraagt zich anders onder boutbelasting en thermische cycli.
Het cruciale verschil is de koude stroming. PTFE vervormt langzaam onder aanhoudende drukspanning. Wanneer de flensbouten worden aangedraaid, wordt het PTFE samengedrukt. Gedurende weken of maanden blijft het vervormen, waardoor de contactdruk bij de afdichting afneemt. De bouten blijven vastzitten, maar het PTFE is losgekomen van het afdichtingsoppervlak. Er ontstaat een lek.
| Flensverbindingstype | Roestvrij stalen verwarming | PTFE-verwarmer | Verenigbaarheid |
|---|---|---|---|
| Gelaste flens | Standaard | Niet van toepassing | Nee |
| Compressie pakking | Werken | Koude stromen, lekkages | Nee |
| Chemisch gebonden | Niet van toepassing | Lijm verslechtert | Beperkt |
| Mechanisch vergrendeld | Niet van toepassing | Beste voor PTFE | Vereist een nieuwe flens |
| PTFE-gevoerde stalen flens | Niet van toepassing | Goed voor PTFE | Vereist een nieuwe flens |
Compatibiliteit met flensverbindingen voor dompelverwarmers van roestvrij staal en PTFE
Het boutkoppelprobleem
Roestvrijstalen flenzen zijn ontworpen om te worden aangedraaid tot een gespecificeerde waarde, waardoor de pakking wordt samengedrukt en de afdichting behouden blijft. Het koppel is hoog genoeg om een positieve afdichting te creëren, maar niet zo hoog dat de flens of pakking beschadigd raakt.
PTFE-flenzen vereisen een lager koppel. Door te veel-aandraaien wordt de PTFE tot voorbij zijn elastische limiet samengedrukt, waardoor de koude stroming wordt versneld en de integriteit van de afdichting feitelijk wordt verminderd. Onder-aandraaien slaagt er niet in de initiële afdichting te creëren. Het koppelvenster is smal en verandert naarmate de PTFE na verloop van tijd ontspant.
Een roestvrijstalen flens die met hetzelfde koppel aan een PTFE-verwarmer is vastgeschroefd als voor een roestvrijstalen verwarmer, zal de PTFE verpletteren en voortijdig falen veroorzaken. De koppelspecificatie moet overeenkomen met het PTFE-flensontwerp, niet met de originele roestvrijstalen installatie.
| Flensgrootte | Roestvrij stalen koppel | PTFE-koppel | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 50 mm | 20–25 N·m | 10–15 N·m | PTFE vereist een lager koppel |
| 80 mm | 30–40 N·m | 15–22 N·m | Na 24 uur opnieuw aandraaien |
| 100 mm | 40–55 N·m | 20–30 N·m | Na 24 uur opnieuw aandraaien |
| 150 mm | 60–80 N·m | 30–45 N·m | Na 24 uur opnieuw aandraaien |
Specificaties voor boutkoppels voor roestvrij staal versus PTFE-flenzen
Wanneer de bestaande flens kan worden hergebruikt
In sommige gevallen kan de bestaande flens worden hergebruikt met een PTFE-verwarmer, maar alleen als de flens is ontworpen voor PTFE en de verbinding correct is gemaakt. Een met PTFE-gevoerde stalen flens met een mechanisch vergrendelde PTFE-overgang kan op een bestaand tankmondstuk passen als het boutpatroon en het pakkingoppervlak overeenkomen.
De belangrijkste vereiste is dat de flens van de PTFE-verwarmer ontworpen moet zijn voor het mondstuk van de tank. De flens moet een vlak, glad afdichtingsoppervlak bieden en het PTFE moet zo worden opgevangen dat het niet koud-van de afdichting kan wegvloeien. Een eenvoudige compressiepakking tussen de PTFE-flens en het tankmondstuk is niet voldoende.
Wanneer een nieuwe flens vereist is
Een nieuwe flens is vereist als de bestaande flens is ontworpen voor een gelaste of hardgesoldeerde metalen verwarmer en geen plaats biedt aan de PTFE-overgang. Dit is de meest voorkomende situatie bij het vervangen van een verwarming.
De nieuwe flens moet bij de PTFE-verwarmer worden gespecificeerd. Het moet een mechanisch vergrendelde PTFE-overgang bevatten, een afdichtingsoppervlak dat is ontworpen voor het pakkingmateriaal en boutgaten die passen bij het tankmondstuk. Het flensmateriaal moet compatibel zijn met proceschemie-gecoat staal, roestvrij staal of massief PTFE, afhankelijk van de toepassing.
Praktische stappen voor flensvervanging
Meet het bestaande tankmondstuk: diameter van de boutcirkel, grootte en aantal boutgaten, en afmetingen van het afdichtingsoppervlak. Deze bepalen welke flens past.
Specificeer de flens met de PTFE-verwarmer. De fabrikant van het verwarmingselement moet een flens leveren die past bij het mondstuk en is ontworpen voor de PTFE-overgang.
Gebruik het juiste pakkingmateriaal. PTFE-omhulselpakkingen, Viton of EPDM zijn gebruikelijk. De pakking moet compatibel zijn met de proceschemie en de bedrijfstemperatuur.
Draai de bouten aan volgens de PTFE-specificatie, niet volgens de roestvrijstalen specificatie. Na 24 uur opnieuw aandraaien en na een week opnieuw aandraaien om de aanvankelijke koudevloei te compenseren.
Wanneer flenscompatibiliteit een groter probleem aan het licht brengt
Een flens die herhaaldelijk lekt, zelfs na opnieuw aandraaien, geeft aan dat het verbindingsontwerp niet geschikt is voor de toepassing. Een mechanisch vergrendelde PTFE-flens met een pakking van de juiste maat en het juiste boutkoppel lost de meeste lekkageproblemen op. Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met een flens die speciaal is ontworpen voor de polymeerovergang zorgt voor een lek-vrije verbinding. Het specificatieproces vereist de afmetingen van het tankmondstuk, de proceschemie, de bedrijfstemperatuur en het flensontwerp van de originele verwarmer.
