Comment déterminer le rayon de courbure minimum réalisable pour un radiateur PFA qui sera installé dans un port de passage d'homme incurvé ?

Les ports d'accès aux réservoirs sont généralement incurvés ou ont un dégagement limité, de sorte que les réchauffeurs PFA doivent se plier autour des obstacles. Le rayon de courbure minimum réalisable d'un appareil de chauffage PFA est défini par trois facteurs : le diamètre du tube, l'épaisseur de la paroi et la contrainte admissible sans rupture. Le rayon de courbure minimum suggéré (jusqu'à la ligne centrale du tube) pour un radiateur PFA conventionnel de 25 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 2,0 mm est de 200 mm (8× OD). Pour une paroi plus fine (1,5 mm), le rayon peut être réduit à 150 mm (6 x OD). Pour les diamètres plus élevés (32 mm OD), le rayon minimum augmente à 250-300 mm (8-9× OD). Si ces rayons sont courbés plus étroitement, le rayon extérieur sera trop contraint, ce qui peut entraîner une déformation irréversible, un amincissement des parois et des fissures sous contrainte pendant le cycle thermique. Les radiateurs PFA ne doivent pas être pliés sur le terrain. Des radiateurs pré-courbés du fabricant avec chauffage régulé et cintrage par mandrin doivent être utilisés.

Calcul du rayon de courbure et de la limite de déformation
Le rayon extérieur est mis sous tension lorsqu'un tube se courbe. La contrainte de traction ε sur la fibre externe est ε=(r_outer - r_centerline) / r_centerline=(D/2) / R, où D est le diamètre extérieur du tube et R est le rayon de courbure jusqu'à la ligne centrale. La déformation en traction maximale admissible sans dommage permanent (déformation d'élasticité) pour le PFA est d'environ 5 à 8 % à température ambiante. Si on prend ε_max=0.05, R_min=(D/2)/0.05=10 x (D/2) ? attendez, refaites le calcul :=(D/2) / R Pour ε=0.05, R=(D/2)/0.05=D/0.1=10D. Ainsi R_min=250 mm pour D=25 mm. Les fabricants peuvent produire des coudes plus serrés, 6 × OD, en chauffant le PFA pendant le pliage. Si nous élevons la contrainte de rendement à 15 - 20 % à 150 C, alors R=(D/2) / 0.15=D/0.3=3.3D. Minimum pratique. Chauffage prudent 4 à 5 fois OD.

Pour un appareil de chauffage doté d’un noyau métallique interne, le noyau se plie également. Le rayon de courbure minimum pour le noyau métallique (Incoloy ou titane) est de 3-4× OD pour un seul pli et de 5-6× OD pour un pli répété. Souvent, la limite est fixée par le noyau car le métal durcit et peut se briser s'il est trop plié. Pour un radiateur de 25 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 2 mm, le diamètre extérieur du noyau métallique est d'environ 21 mm. Rayon de courbure minimum (selon les données du fabricant) 80-100 mm (4-5× noyau OD). Cela correspond à un rayon de courbure de la gaine PFA de 100 à 125 mm.

Rayon de courbure minimum selon la taille du radiateur et l'épaisseur de la paroi
Diamètre extérieur du tube (mm) Épaisseur de paroi (mm) Diamètre extérieur du noyau (mm) Rayon de courbure minimum (mm) - PFA uniquement (chauffé) Rayon de courbure minimum (mm) – avec noyau métallique Minimum recommandé pour une installation sur site (à froid) Multiplicateur (DE)
12 1.0 10 40 50 60 5× 12 1.5 9 45 55 70 6× 16 1.5 13 60 70 90 5.5× 20 1.5 17 75 90 120 6× 20 2.0 16 80 100 130 6.5× 25 1.5 22 100 120 150 6× 25 2.0 21 110 130 175 7× 25 2.5 20 120 140 200 8× 32 2.0 28 150 180 250 8× 32 2.5 27 170 200 280 9× 38 2.5 33 200 250 350 9× Détermination de la faisabilité d'un port de passage d'homme incurvé
Pour déterminer qu'un réchauffeur PFA peut passer à travers un trou d'homme incurvé :

Mesurez la géométrie du port : largeur de dégagement minimale (W), angle de courbure requis (θ, degrés) et longueur de câble droit disponible avant et après le virage.

Rayon de courbure requis R_req=L / thêta (en radian) où L est la longueur de la section pliée du port (longueur de l'arc). R_req=500 / (π/2)=500 / 1.57=318 mm Courbure à 90 degrés avec 500 mm de longueur d'arc.

Compare R_req with the minimum bend radius of the heater from the above table. If R_req >= R_min, le radiateur peut alors être pré-courbé à ce rayon et installé. R_req < R_min signifie que le virage est trop serré.

Un radiateur de 25 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 2,0 mm nécessite R min=175 mm à froid et 130 mm de pliage en usine-. Un port d'homme nécessitant R req=200 mm est envisageable. Celui avec R req =120 mm ne peut pas être plié à froid. Un élément chauffant pré-courbé fabriqué en usine peut éventuellement atteindre 130 mm, mais 120 mm reste inférieur à la limite. Options : utilisez un élément chauffant de plus petit diamètre (20 mm de diamètre extérieur, R_min=130 mm à froid) ou utilisez plusieurs éléments chauffants droits courts au lieu d'un élément chauffant long et courbé.

Conseils d'installation des ports de passage d'homme incurvés
Si le rayon de courbure calculé est réalisable, commandez le chauffage pré-courbé auprès du fabricant. Le pliage en usine est réalisé avec des mandrins chauffés, un refroidissement contrôlé et un contrôle qualité (mesure de l'épaisseur de paroi au niveau du pliage). Le cintrage sur site, même avec des pistolets thermiques, entraîne souvent un affaiblissement des parois, des contraintes résiduelles et des courbures inégales. La fiabilité justifie le prix d'un radiateur pré-courbé (prime 20 à 40 %).

Si le radiateur est pré-courbé-, soutenez-le à plusieurs endroits le long du virage pour éviter tout affaissement. La région pliée est moins rigide et peut s'affaisser sous son propre poids, induisant une contrainte près du sommet du virage. Selles en PTFE ou PFA pour intervalles de 200 à 300 mm. Ne serrez pas sur le coude lui-même, mais uniquement sur les parties droites.

Pour les ports d'accès étroits où aucun appareil de chauffage commercial ne peut s'adapter, essayez un appareil de chauffage flexible en PFA (voir l'article n° 69 sur les lances portatives). Pour des rayons de courbure de 50 à 80 mm, les radiateurs flexibles sont plus fins (1,0 à 1,2 mm) et de plus petit diamètre (12 à 16 mm). Cependant, ils ont des puissances nominales inférieures (généralement<2 kW) and shorter longevity in hostile chemicals.

Conclusion : 6-8× OD est un minimum raisonnable pour la plupart des appareils de chauffage
Pour l'installation à froid d'un réchauffeur PFA installé dans un trou d'homme incurvé, le rayon de courbure minimum pratique est de 6 à 8 fois le diamètre extérieur du tube. Pour les radiateurs pré-courbés en usine, le rayon de courbure minimum pratique est de 4 à 6 × OD. Pour un radiateur conventionnel de 25 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 2,0 mm, le rayon minimum est de 150-175 mm (froid) ou 130-150 mm (plié en usine). Des courbures plus serrées pendant le cycle thermique peuvent provoquer un affaiblissement des parois, des contraintes excessives et des fissures sous contrainte. Les ingénieurs doivent mesurer la courbure du trou d'homme, déterminer le rayon de courbure requis, le comparer aux limites du radiateur et commander des radiateurs pré-courbés si nécessaire. Si le rayon nécessaire est inférieur au minimum, adaptez l'approche d'installation à de nombreux radiateurs droits, à un radiateur de plus petit diamètre ou à une baguette portable flexible. Plier un radiateur au-delà de sa limite n’est pas une option de conception, c’est une panne imminente. Respectez le rayon. Respectez le fond.