কেন পিএফএ হিটারের মাউন্টিং ফ্ল্যাঞ্জে অতিরিক্ত টর্ক করা থ্রেড রুটে অকাল স্ট্রেস ক্র্যাকিং হতে পারে?

পিএফএ-এনক্যাপসুলেটেড নিমজ্জন হিটারগুলি মাউন্টিং ফ্ল্যাঞ্জ ব্যবহার করে ট্যাঙ্কের দেয়াল বা ঢাকনার সাথে যুক্ত হয়-সাধারণত পিএফএ ওভারমোল্ড সহ পিভিডিএফ, পলিপ্রোপিলিন বা স্টেইনলেস স্টিল দিয়ে তৈরি। যখন ফ্ল্যাঞ্জটি শক্ত করা হয় তখন এটি একটি তরল টাইট সিল তৈরি করতে ট্যাঙ্কের পৃষ্ঠের বিরুদ্ধে একটি গ্যাসকেটকে সংকুচিত করে। ইনস্টলেশন নির্দেশাবলী মাউন্টিং বোল্টগুলির জন্য একটি টর্ক পরিসীমা প্রদান করে, তবে ক্ষেত্রের ব্যর্থতা সাধারণত ফ্ল্যাঞ্জের বোল্টের গর্তে বা হিটারের নিজস্ব থ্রেডেড ফিটিংয়ে থ্রেডের মূলে ঘটে। এই ফাটলগুলি ইনস্টলেশনের কয়েক সপ্তাহ বা মাস পরে ঘটে, কখনও কখনও হিটারটি চলার অনেক ঘন্টা আগে। কারণটি কোনও রাসায়নিক আক্রমণ বা তাপ হ্রাস নয় তবে ইনস্টলেশনের সময় যান্ত্রিক ওভার স্ট্রেনিং। PFA, ধাতুর বিপরীতে, শক্তিশালী ভিসকোয়েলাস্টিক ক্রীপ দেখায় এবং কোন সুনির্দিষ্ট -ফলন পয়েন্ট নেই। যদি একটি ইনস্টলেশন নির্দিষ্ট পরিসরের চেয়ে বেশি টর্ক ব্যবহার করে, তাহলে থ্রেড রুটের আশেপাশে থাকা PFA স্থানীয়ভাবে ঠান্ডা প্রবাহের শিকার হয় এবং ক্ষুদ্র ক্রেজিং ঘটে। অবশিষ্ট ইনস্টলেশন চাপ এবং পরবর্তী তাপমাত্রা সাইকেল চালানোর সম্মিলিত প্রভাবের অধীনে এই ক্রেজগুলি সম্পূর্ণ ফাটলে বিকশিত হয়। এই ব্যর্থতা প্রক্রিয়ার আরও ভালোভাবে বোঝার জন্য ফ্লুরোপলিমারের থ্রেড শিকড় এবং সময়{11}নির্ভর ব্যর্থতার আচরণের উপর চাপের ঘনত্বের তদন্ত জড়িত।

কম্প্রেশন অধীনে থ্রেড শিকড় এ চাপ ঘনত্ব
একটি পিএফএ ফ্ল্যাঞ্জ বা ফিটিং-এ একটি থ্রেডেড জংশন প্রতিটি থ্রেডের মূলে একটি প্রাকৃতিক স্ট্রেস রেজার উপস্থাপন করে, তীব্র ব্যাসার্ধে যেখানে থ্রেড প্রোফাইলটি বল্টু শ্যাঙ্কের সাথে মিলিত হয়। ধাতব থ্রেডের তীক্ষ্ণ থ্রেড রুটে স্ট্রেস কনসেন্ট্রেশন ফ্যাক্টর (Kt) হল 2.5 থেকে 4.0, যাতে স্থানীয় স্ট্রেস বোল্ট লোড থেকে প্রাপ্ত নামমাত্র চাপের 2.5 থেকে 4.0 গুণ। PFA, নিম্ন মডুলাস এবং ভাল নমনীয়তা রয়েছে, এর আরও বেশি কার্যকর ঘনত্ব রয়েছে কারণ পলিমার ধাতুর মতো কার্যকরীভাবে স্থানীয় ফলনের মাধ্যমে শেয়ার লোড করতে পারে না। 15 Nm বোল্ট টর্ক সহ একটি PFA ফ্ল্যাঞ্জে M12 থ্রেডের সসীম উপাদান অধ্যয়ন (একটি 50 মিমি ফ্ল্যাঞ্জের জন্য সাধারণত) 22-28 MPa থ্রেডের মূলে একটি শীর্ষ প্রধান চাপ নির্দেশ করে মাত্র 3-4 MP-এর ফ্ল্যাঞ্জের মুখের উপর একটি নামমাত্র সংকোচনমূলক চাপের তুলনায়। নামমাত্রের 6-8 গুণের এই স্ট্রেস ঘনত্বটি ঘটে কারণ পিএফএ বোল্টের মাথার নীচে স্থিতিস্থাপকভাবে বিকৃত হয়ে যায় এবং অগ্রাধিকারমূলকভাবে প্রথম নিযুক্ত থ্রেডে বল স্থানান্তর করে।

যদি কোনো ইনস্টলার-টর্ক-১৫ N·m-এর পরিবর্তে 25 N·m বেশি হয়, তাহলে থ্রেডের মূলে পিক টান অ- রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। PFA স্থানীয়ভাবে প্রায় 12 থেকে 14 MPa (রুমের তাপমাত্রায় এর সংকোচনশীল ফলন শক্তি) থেকে ফলন শুরু করে। ফলন দেওয়ার পরে, স্ট্রেস{17}}স্ট্রেন বক্ররেখা একটি মালভূমিতে আঘাত করে যেখানে অতিরিক্ত স্ট্রেন খুব বেশি বৃদ্ধি ছাড়াই ঘটে। কিন্তু থ্রেড রুটের আকৃতি সমানভাবে ফলন করার অনুমতি দেয় না। প্রথমে মূলের উপাদান পথ দেয়, এবং তারপর ফলন জোন ছড়িয়ে পড়ে। প্লাস্টিক অঞ্চলটি 25 N·m এ থ্রেড রুট থেকে মোটামুটি 1.5-2.0 মিমি বিস্তৃত। টর্ক অপসারণের পরে, স্থিতিস্থাপকভাবে বিকৃত অঞ্চলগুলি পুনরুদ্ধার করার চেষ্টা করে, তবে প্লাস্টিকভাবে বিকৃত অঞ্চলটি তার আগের আকারে ফিরে আসে না। এই অমিল মূলে একটি অবশিষ্ট প্রসার্য টান ছেড়ে দেয় - পলিমারটি কার্যকরভাবে একটি ছোট আকারের মূল ব্যাসার্ধের উপর প্রসারিত হয়। অবশিষ্ট স্ট্রেস লেভেল, স্বচ্ছ PFA নমুনাগুলিতে ফটোইলাস্টিক পদ্ধতি দ্বারা মূল্যায়ন করা হয়, এক ওভার টর্ক ইভেন্টের পরে 4–8 MPa হয়। এই অবশিষ্ট স্ট্রেস একাই ব্রেকিং তৈরি করার জন্য যথেষ্ট নয় কিন্তু এটি একটি প্রি-লোড হিসাবে কাজ করে যা অপারেটিং স্ট্রেস যোগ করে।

থার্মাল সাইক্লিং দিয়ে ক্রেজিং থেকে ক্র্যাকিং-এ রূপান্তর
অনেক সেমিক্রিস্টালাইন পলিমারের মতো, পিএফএ পরিমিত প্রসার্য চাপের অধীনে প্রথাগত ফাটলের পরিবর্তে ক্রেজ তৈরি করে। ক্রেজ হল দৃঢ়ভাবে ওরিয়েন্টেড পলিমার ফাইব্রিলের একটি পাতলা ব্যান্ড যা একটি ফাঁকা অঞ্চলে বিস্তৃত হয়, সাধারণত প্রস্থে 1–5 µm এবং দৈর্ঘ্যে 50–200 µm। ক্রেজগুলি শক্তি শোষণকারী এবং হাজার হাজার লোড চক্রের জন্য একটি ফল্টকে স্থিতিশীল করতে পারে। যখন উন্মত্ত ফাইব্রিলগুলি ভেঙে যায়, সাধারণত কিছু অতিরিক্ত শক্তি বা পরিবেশের সাথে মিথস্ক্রিয়ায়, তারা প্রকৃত ফাটল তৈরি করে। সঠিকভাবে টর্কযুক্ত ফ্ল্যাঞ্জে (টর্ক নির্ধারিত সীমার মধ্যে), থ্রেডের শিকড়ে যে কোনও ক্রেজ তৈরি হয় তা হিটারের অনুমানিত জীবনের জন্য স্থিতিশীল থাকবে, কারণ ইনস্টলেশন থেকে অবশিষ্ট টান এবং তাপচক্রের চাপ ক্র্যাক ট্রানজিশন থ্রেশহোল্ডের-থেকে{9}} ক্রেজের নীচে থাকে। ওভার টর্কড ফ্ল্যাঞ্জ ভাঙ্গার জন্য যে দুটি উপাদান স্থানান্তরকে সহজতর করে তা হল: প্রথমত, অবশিষ্ট স্ট্রেস বড় (অনুকূল টর্কের জন্য 4-8 MPa বনাম. 1-2 MPa) ক্রেজিং স্ট্রেস অতিক্রম করার আগে কম সহনশীলতার অনুমতি দেয়। দ্বিতীয়ত, বৃহত্তর প্লাস্টিক অঞ্চলের ফলে দীর্ঘতর ত্রুটি দেখা দেয় যা থ্রেড রুটে উন্মত্ততা শুরু করে। ক্রেজ টিপে স্ট্রেস ইনটেনসিটি ফ্যাক্টর ক্রেজ দৈর্ঘ্যের বর্গমূলের সমানুপাতিক, তাই একটি দীর্ঘ প্রাথমিক ক্রেজ প্রচারের জন্য কম অতিরিক্ত শক্তির প্রয়োজন হয়।

থার্মাল সাইকেল চালানোর কারণে বর্ধিত উত্তেজনা স্থিতিশীল ক্রেজকে বংশবিস্তারকারী ফাটলে পরিণত করে। প্রতিবার হিটার চক্র পরিবেষ্টিত থেকে কার্যক্ষম তাপমাত্রায় (যেমন, অ্যাসিড এচিং বাথের জন্য 25 ডিগ্রি থেকে 90 ডিগ্রি), পিএফএ ফ্ল্যাঞ্জ ধাতব বোল্টের চেয়ে বেশি প্রসারিত হয়। এর কারণ হল PFA-এর তাপ সম্প্রসারণের সহগ (100–120 ppm/ডিগ্রী) স্টেইনলেস স্টিলের (17 ppm/ডিগ্রী) তুলনায় প্রায় ছয়গুণ। এই ডিফারেনশিয়াল সম্প্রসারণ অবশিষ্ট ইনস্টলেশন স্ট্রেস ছাড়াও, বোল্টের চারপাশে পিএফএ-তে অতিরিক্ত প্রসার্য চাপ সৃষ্টি করে। 50 মিমি ফ্ল্যাঞ্জ এবং 4 x M8 বোল্টের জন্য, 70 ডিগ্রি তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে বোল্ট গর্তের চারপাশে PFA-তে অতিরিক্ত 5-7 MPa টেনসিল স্ট্রেস তৈরি হয়। একটি ভাল টর্কযুক্ত ফ্ল্যাঞ্জে সামগ্রিক চাপ (অবশিষ্ট 1 - 2 MPa + তাপীয় 5 - 7 MPa) হল 6 - 9 MPa, বেশিরভাগ PFA গ্রেডের জন্য ক্র্যাক ট্রানজিশনের জন্য 10 - 12 MPa থ্রেশহোল্ডের নিচে-থেকে{25}}। একটি ওভার-টর্কযুক্ত ফ্ল্যাঞ্জের জন্য মোট চাপ হল 9–15 MPa (অবশিষ্ট 4–8 MPa প্লাস তাপীয় 5–7 MPa), যা ট্রানজিশন থ্রেশহোল্ডের উপরে। 100-500 তাপচক্রের পরে থ্রেড রুট থেকে ফাটল তৈরি হয় এবং পরবর্তী চক্রে ফ্ল্যাঞ্জের পুরুত্ব জুড়ে অগ্রগতি হয়। ওভার-টর্কিং এবং অপারেটিং তাপমাত্রার তীব্রতার উপর নির্ভর করে সাধারণভাবে-ওয়াল ক্র্যাকিংয়ের জন্য ক্রেজ-টু-ক্র্যাক ট্রানজিশনের শুরু থেকে 1,000-3,000 চক্র প্রয়োজন।

ক্র্যাক গ্রোথের আগে টর্ক ড্যামেজ- সনাক্ত করা
ইনস্টলেশনের পরপরই বাইরের ফ্ল্যাঞ্জের উপরিভাগে অতিরিক্ত টর্কিংয়ের কারণে ক্ষতি- স্পষ্ট নয়। ক্রেজ এবং প্লাস্টিকের বিকৃতি থ্রেড রুটে বোল্ট গর্তের মধ্যে সীমাবদ্ধ এবং চাক্ষুষ পরিদর্শন দ্বারা সনাক্ত করা যায় না। যাইহোক, তিনটি অ-ধ্বংসাত্মক পন্থা রয়েছে যা ফাটলগুলি পৃষ্ঠে পৌঁছানোর আগেই টর্কযুক্ত পিএফএ ফ্ল্যাঞ্জগুলি- সনাক্ত করতে পারে৷ প্রথম কৌশল হল বোল্ট টর্ক ধরে রাখার পরিমাপ। নির্দিষ্ট টর্কের জন্য ফ্ল্যাঞ্জ ইনস্টল করুন, ফ্ল্যাঞ্জের সাপেক্ষে বোল্ট হেডের অবস্থান চিহ্নিত করুন, তারপর ঘরের তাপমাত্রায় 24 ঘন্টা পরে আবার-টর্ক পরীক্ষা করুন। বেশি{10}}টর্কযুক্ত এবং অত্যধিক-লমাঙ্কিত PFA 24 ঘন্টার মধ্যে প্রাথমিক টর্কের 30-50% হারাবে যখন পলিমার কোল্ড টেকসই কম্প্রেশনের অধীনে প্রবাহিত হয়। সঠিকভাবে টর্ক করা ফ্ল্যাঞ্জ আসল টর্কের মাত্র 5-15% হারায়। যদি কোনও স্পষ্ট ফুটো না থাকে এবং টর্কের ক্ষতি 25%-এর বেশি হয়, তাহলে সম্ভবত এই ইনস্টলেশনে বা এর আগে ফ্ল্যাঞ্জটি টর্ক করা হয়েছে। দ্বিতীয় বিকল্পটি হ'ল বোল্টটি সরানোর পরে বোল্টের গর্তে একটি বোর স্কোপ বা ফাইবার অপটিক প্রোব স্থাপন করা। বিবর্ধনের অধীনে, থ্রেডের শিকড়গুলি সাদা প্যাচগুলি দেখায়, একটি প্রক্রিয়া যাকে স্ট্রেস হোয়াইটিং বলা হয়, যা মাইক্রো-অকার্যকর বিকাশের ফলাফল। অতিরিক্ত টর্কযুক্ত থ্রেড শিকড় প্রথম দুটি থ্রেডের পুরো মূল বরাবর একটি অবিচ্ছিন্ন সাদা ব্যান্ড প্রদর্শন করে। সঠিকভাবে টর্কযুক্ত শিকড়গুলিতে কোন ঝকঝকে বা বিচ্ছিন্ন ক্ষুদ্র সাদা ছোপ নেই।

তৃতীয় কৌশলটি হল বৈদ্যুতিক ধারাবাহিকতা পরীক্ষা যখন ফ্ল্যাঞ্জে একটি এমবেডেড গ্রাউন্ড প্লেন থাকে। এটি সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনের জন্য PFA হিটারের একটি সাধারণ কনফিগারেশন। অতিরিক্ত-টর্কিং ফ্ল্যাঞ্জের পুরুত্বের মাধ্যমে ফাটল বা তীব্র ক্রেজিং সৃষ্টি করে যা স্থল সমতলে আর্দ্রতা প্রবেশের অনুমতি দেয়। গ্রাউন্ড প্লেন এবং ট্যাঙ্কের তরলে একটি রেফারেন্স ইলেক্ট্রোডের মধ্যে প্রতিরোধের পরিমাপ করুন। সঠিকভাবে সিল করা ফ্ল্যাঞ্জ > 1,000 MΩ এর প্রতিরোধ নির্দেশ করবে। একটি থ্রেড রুট থেকে শুরু হওয়া ফ্র্যাকচার সহ একটি ফ্ল্যাঞ্জ 100-500 MΩ প্রদর্শন করে। আংশিক থ্রু ওয়াল ক্র্যাকিং ফ্ল্যাঞ্জ হল 1-100 MΩ। এই পরীক্ষাটি শুধুমাত্র একটি অবিচ্ছিন্ন পরিবাহী স্তর সহ ফ্ল্যাঞ্জগুলিতে প্রযোজ্য এবং সমস্ত{15}PFA ফ্ল্যাঞ্জ নয়৷ ঘূর্ণন সঁচারক বল ধরে রাখার পদ্ধতি হল সব PFA ফ্ল্যাঞ্জের জন্য সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য ফিল্ড ডায়াগনস্টিক পদ্ধতি।

টর্ক সীমা সুপারিশ এবং ব্যর্থতা নির্দেশিকা প্রতিরোধ
নীচের সারণীটি সাধারণ PFA ফ্ল্যাঞ্জ এবং থ্রেড আকারের জন্য প্রস্তাবিত সর্বাধিক টর্ক মান এবং এই সীমা অতিক্রম করার প্রভাবগুলি প্রদান করে। মানগুলি তৈলাক্তকরণ ছাড়াই একটি পরিষ্কার, শুকনো থ্রেডের জন্য (লুব্রিকেটেড থ্রেডগুলি ঘর্ষণ কমায় এবং একই টর্কের জন্য প্রিলোড বাড়ায়, তাই একটি 20 - 30% টর্ক হ্রাস প্রয়োজন)। সমস্ত সুপারিশ ইনস্টলেশনের সময় ঘরের তাপমাত্রায় PFA-এর জন্য। ইনস্টলেশনের সময় ফ্ল্যাঞ্জের তাপমাত্রা 40 ডিগ্রির বেশি হলে টর্কের মান 15% কমানো উচিত।

ফ্ল্যাঞ্জ বা ফিটিং টাইপ থ্রেড সাইজ প্রস্তাবিত টর্ক রেঞ্জ (N·m) টর্ক সীমা (N·m) সীমা ছাড়িয়ে যাওয়ার ফলাফল প্রত্যাশিত চক্রগুলি সীমা পিএফএ -এনক্যাপসুলেটেড ফ্ল্যাঞ্জ, 50 মিমি ব্যাস M6 4 থেকে {{3}{4} রুট ওভার স্ট্রেস, সাদা স্ট্রেস 24 ঘন্টা 500-1,000 চক্র ΔT=70 ডিগ্রীতে 25 থেকে 35% টর্কের ক্ষতি
PFA encapsulated flange, 80 mm diameter M8 8-12 18 Moderate to severe Visible crazing at root Torque loss >40% 200-500 চক্র
পিএফএ এনকেসড ফ্ল্যাঞ্জ, ব্যাস 100 মিমি M10 12–16 22 গুরুতর: ফ্ল্যাঞ্জের মুখের প্লাস্টিকের বিকৃতি, 50-200 চক্রের প্রথম থ্রেডে ফাটল দেখা দেয়
সলিড PFA থ্রেডেড ফিটিং (NPT বা BSP) 1/2 ইঞ্চি (DN15) 3–5 8 থ্রেড স্ট্রিপিং ঝুঁকি, 10-50 চক্রের মধ্যে থ্রেড রুটে স্ট্রেস ক্র্যাকিং (তাত্ক্ষণিক ব্যর্থতা সাধারণ)
সলিড পিএফএ থ্রেডেড ফিটিং 3/4 ইঞ্চি (DN20) 5-8 12 ফ্ল্যাঞ্জের ক্র্যাকিং, ফিটিং বোল্ট20-100 সাইকেলে আটকে যেতে পারে

টর্কের বেশি ক্ষতি- প্রতিরোধ করার জন্য টুল নির্বাচন এবং প্রশিক্ষণ জড়িত।