În mediul riguros al industriei petrochimice, fiabilitatea instrumentelor de măsurare a presiunii este primordială pentru protejarea proceselor de producție și control. Manometrele cu diafragmă din polipropilenă (PP) sunt adoptate pe scară largă datorită rezistenței lor excelente la coroziune atunci când se manipulează medii corozive. O provocare de bază, totuși, constă în modul de garantare a etanșării sigure a conexiunii între diafragma PP nemetalic și carcasele superioare și inferioare metalice sau nemetalice (flanșele/corpurile superioare și inferioare). Această etanșare trebuie să rămână stabilă în mod durabil și să nu se defecteze în condiții de temperatură ridicată, presiune ridicată și atac chimic intens. Acest lucru necesită o integrare profundă a designului de inginerie de precizie și a științei materialelor.
I. Proiectare geometrică de precizie: optimizarea distribuției tensiunilor
Principala provocare care duce la defectarea etanșării în Manometre cu diafragma PP este fluajul materialului și dilatarea termică diferențială. Ca termoplastic, rezistența mecanică și stabilitatea termică a PP sunt inferioare metalului. Prin urmare, conexiunea de etanșare trebuie să obțină o autoadaptare și o distribuție echilibrată a forței prin structura sa geometrică.
1. Inele de blocare și structuri de susținere
Manometrele de înaltă calitate cu diafragmă din PP prezintă de obicei mai multe inele de blocare și caneluri conice sau în coadă de rândunică. Carcasele superioare și inferioare formează canale încastrate potrivite la marginea diafragmei, blocând periferia diafragmei într-un spațiu restrâns. Acest design asigură:
-
Constrângere radială: limitează efectiv deplasarea radială a diafragmei sub presiune sau schimbări de temperatură.
-
Preîncărcare axială: Aplicarea uniformă a preîncărcării șuruburilor determină o compresie inițială de etanșare calculată a diafragmei în caneluri.
-
Concentrație redusă a tensiunii: evită zonele de concentrare a tensiunilor ascuțite, în special în jurul găurilor pentru șuruburi, împiedicând materialul PP să sufere deformare plastică sau fluaj din cauza presiunii pe termen lung, ceea ce ar duce la relaxarea etanșării.
2. Forța de preîncărcare și aranjarea șuruburilor
Numărul, distanța și forța de preîncărcare a șuruburilor de conectare sunt factori cruciali pentru succesul etanșării. Producătorii profesioniști calculează cu precizie solicitarea minimă de etanșare pe baza diametrului diafragmei și a presiunii maxime de funcționare. Procedurile uniforme de strângere în cruce în diagonală, combinate cu utilizarea unei chei dinamometrice, asigură că fiecare punct de conectare primește preîncărcare constantă. Orice neuniformitate în preîncărcare poate duce la formarea unor căi de scurgere localizate.
II. Știința avansată a materialelor: Depășirea provocărilor termice și corozive
Fiabilitatea de etanșare pe termen lung a manometrului cu diafragmă PP depinde în mod critic de controlul precis al proprietăților materialului PP, de selecția garniturii și de caracteristicile fluidului de umplere.
1. Controlul curgerii materialului PP
Fluaj este deformarea permanentă a materialului PP în timp sub sarcină susținută. În condiții petrochimice de temperatură înaltă și presiune înaltă, fluajul poate provoca relaxarea tensiunii de etanșare, ducând în cele din urmă la scurgeri. Contramăsurile împotriva fluajului includ:
-
PP ranforsat (de exemplu, armat cu fibră de sticlă): pentru componentele critice care suportă tensiuni, polipropilena armată cu fibră de sticlă (GFPP) este adesea folosită pentru a îmbunătăți în mod semnificativ rigiditatea, duritatea și rezistența la deformare termică a materialului.
-
Optimizarea grosimii structurale: Creșterea grosimii materialului în zona de conectare a carcaselor superioare și inferioare crește rezistența lor generală la compresiune și deformare.
2. Integrarea perfectă a diafragmei și a suprafețelor de etanșare
Pentru a compensa micro-rugozitatea și lipsa de elasticitate inerente materialului PP în sine, este adesea folosită o structură de etanșare compozită între diafragma PP și carcasă.
-
Garnituri auto-lubrifiante sau elastice: Șaibe de etanșare din PTFE (politetrafluoretilenă) rezistente la coroziune și foarte elastice sau inele O FKM (fluoroelastomer) pot fi încorporate pe părțile superioare și inferioare ale muchiei de conectare a diafragmei. Aceste elemente de etanșare auxiliare, la preîncărcare mare, umplu mai bine golurile minute, oferind o asigurare de etanșare dublă sau triplă.
-
Finisarea suprafeței: Suprafața de contact a carcasei PP care interfață cu diafragma trebuie să obțină un finisaj de suprafață extrem de ridicat (de exemplu, Ra 0,8 sau mai mic). Acest lucru minimizează căile de scurgere și garantează etanșeitatea etanșării inițiale.
3. Rolul fluidului de umplere
În timp ce rolul principal al fluidului de umplere (cum ar fi uleiul de silicon) este transmisia presiunii, starea sa de umplere completă, fără bule este vitală pentru prevenirea deteriorarii diafragmei și stabilizarea etanșării. Procesele de degazare și umplere de înaltă calitate elimină golurile interne, reducând posibilitatea ca mediul să pătrundă prin defecte microscopice, sporind indirect stabilitatea etanșării.
III. Controlul calității și instalarea profesională standardizată
Chiar și cu designul și selecția optimă a materialelor, controlul riguros al toleranței de fabricație și instalarea profesională la fața locului servesc drept garanții finale pentru a se asigura că sigiliul nu eșuează.
1. Control strict al toleranței
În timpul producției, dimensiunile de îmbinare ale carcaselor superioare și inferioare, în special adâncimea și lățimea canelurilor de blocare a diafragmei, trebuie să respecte toleranțe mai strânse decât standardele industriale. Doar dimensiunile geometrice precise garantează că solicitarea de etanșare predeterminată este aplicată uniform pe diafragmă.
2. Ghid profesional de instalare
Specificațiile detaliate și explicite ale cuplului și procedurile de instalare trebuie furnizate clientului. Acest lucru subliniază importanța alinierii flanșei și a secvenței de strângere a șuruburilor la montarea pe sistemul de conducte. Instalarea necorespunzătoare pe teren, cum ar fi flanșele nealiniate sau cuplul insuficient al șuruburilor, este o cauză comună a defecțiunilor de etanșare pe șantier.
Prin implementarea unui design geometric de precizie, aplicarea de materiale îmbunătățite și controlul strict al calității, manometrul cu diafragmă PP rezistă eficient efectelor combinate ale temperaturii ridicate, presiunii ridicate și fluidelor corozive în medii petrochimice, asigurând fiabilitatea pe termen lung a etanșării conexiunii diafragmă la carcasă..
