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長(zhǎng)期強(qiáng)度

FluoroLine 超純管材、Cynergy 管材和 PureBond 管材中使用的 PFA 的長(zhǎng)期靜水壓力強(qiáng)度是根據(jù) ASTM D2837 中概述的測(cè)試程序確定的。“獲得熱塑性管材材料的靜水壓力設(shè)計(jì)基礎(chǔ) "中規(guī)定的測(cè)試程序進(jìn)行了測(cè)定。該分析為 FluoroLine 和 Cynergy 卡套管以及 PureBond 管材設(shè)定了在 73°F (23°C) 溫度下 1600 psig 的 100,000 小時(shí)長(zhǎng)期強(qiáng)度值。

聚四氟乙烯PFA的長(zhǎng)期靜水壓力強(qiáng)度

以下是確定該值的簡(jiǎn)化摘要。

1. 將 440HP PFA 管道試樣置于不同壓力水平的恒定內(nèi)部水壓下，并測(cè)量破裂時(shí)間。通過(guò)管道設(shè)計(jì)方程，根據(jù)壓力計(jì)算出每個(gè)試樣上的應(yīng)力。

其中：

S = 應(yīng)力，磅/平方英寸

P = 壓力，psig

D = 平均外徑，英寸

t = 壁厚min.，英寸

根據(jù) ASTM D2837 的嚴(yán)格規(guī)范，測(cè)試持續(xù) 10,000 小時(shí)（約 13.6 個(gè)月）。如上圖所示，可在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上生成精確、可重復(fù)的箍應(yīng)力與斷裂時(shí)間的線性圖。

1. 通過(guò)統(tǒng)計(jì)回歸分析應(yīng)力斷裂數(shù)據(jù)，得出箍筋應(yīng)力與時(shí)間的關(guān)系式。將該方程用數(shù)學(xué)方法推斷到 100,000 小時(shí)（約 11.4 年），從而得出 100,000 小時(shí)的設(shè)計(jì)應(yīng)力。這是確定工作應(yīng)力的第一步。
2. 下一步是將整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)力標(biāo)度劃分為連續(xù)的增量，其中一個(gè)增量比其下一個(gè)增量大約大 25%。這些增量以 psi 為單位分別為 800、1260、1600、2000、2500 等。PFA 被指定為其 100,000 小時(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)力所在增量的臨界值，稱為靜水壓力設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。這就是計(jì)算工作應(yīng)力的基本應(yīng)力。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，F(xiàn)luoroLine 和 Cynergy 管材以及 PureBond 管材在 73°F (23°C) 時(shí)的靜水壓力設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為 1600 psi。

安全因素

FluoroLine 和 Cynergy 卡套管以及 PureBond 管材產(chǎn)品系列在開(kāi)發(fā)時(shí)考慮到了最終用戶的安全。管材、管件和相關(guān)部件生產(chǎn)過(guò)程中采用的質(zhì)量保證措施可確保系統(tǒng)的完整性。為了對(duì)每種應(yīng)用中的變量進(jìn)行補(bǔ)償，我們還加入了安全（設(shè)計(jì)）系數(shù)。這樣可以：

• 偶爾出現(xiàn)壓力浪涌/水錘
• 在一定程度上管道安裝和/或支撐不當(dāng)
• 熱脹冷縮應(yīng)力
• 管道縱向應(yīng)力

根據(jù)靜水壓力設(shè)計(jì)，塑料管道協(xié)會(huì)（PPI）靜水壓力委員會(huì)建議最低安全（設(shè)計(jì)）系數(shù)為 200%。Entegris 建議，250% 的安全系數(shù)可更好地適應(yīng)此類服務(wù)。因此，靜水壓力設(shè)計(jì)應(yīng)力應(yīng)為：

靜水壓力設(shè)計(jì)應(yīng)力的定義是，在連續(xù)施加內(nèi)靜水壓力的情況下，管道壁上由于內(nèi)靜水壓力而產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力，該荷載應(yīng)力可確保管道在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生故障。

流量要求

FluoroLine 管材和 PureBond 管材的內(nèi)孔都非常光滑。這就是它們具有出色流動(dòng)能力的原因。阻力較小、高流量時(shí)湍流較小、無(wú)腐蝕、無(wú) PFA 潤(rùn)濕。由于不含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或有機(jī)物，它們還能防止細(xì)菌生長(zhǎng)。FluoroLine 管材和 PureBond 管道在其使用壽命內(nèi)仍能保持這些流量特性。

通過(guò)了解特定管材或管道的內(nèi)徑并假定其額定流速，可以對(duì)流量進(jìn)行初步估算。下圖說(shuō)明了這一操作。

其中：

Q = 流量，加侖/分鐘

V = 流速，英尺/秒

D = 內(nèi)徑，英寸

通過(guò)了解所需流量并假設(shè)額定流量，可以估算出管材或管道的直徑或流速。

根據(jù)這三個(gè)公式，可以確定管材或管道內(nèi)徑、流量和流速的大致范圍。下一步是根據(jù)具體的流量要求，確定所估算的管材或管道尺寸是否會(huì)產(chǎn)生可接受的壓力損失。如圖所示，Hazen 和 Williams 公式可用于確定摩擦壓力損失。

其中：

Delta P100 = 摩擦壓力損失，psig/100 英尺管材或管道

Q = 流量，加侖/分鐘，流體比重為 1.0

C = 摩擦系數(shù)，PFA 管或管道為 155

D = 內(nèi)徑，英寸

下圖顯示了不同尺寸 PureBond 管材的流量、壓力損失和速度之間的關(guān)系。對(duì)于比重小于 1.0 的流體，可通過(guò)將每 100 英尺的哈森和威廉姆斯摩擦壓力損失乘以流體比重，大致估算出該粘度造成的壓力損失。顯示 FluoroLine管道流量與壓力損失之間關(guān)系的圖表可在此處找到。

除了卡套管和管道中的壓力損失外，還應(yīng)考慮管件造成的損失。標(biāo)準(zhǔn)做法是在計(jì)算壓力損失時(shí)，將每個(gè)管件所代表的管材或管道等效長(zhǎng)度加到總長(zhǎng)度中。

在完成所有計(jì)算（包括接頭和閥門(mén)造成的壓力損失）后，應(yīng)確保：

• 系統(tǒng)壓降不超過(guò)所選部件的額定壓力
• 泵壓超過(guò)系統(tǒng)壓降，但不超過(guò)所選組件的額定壓力。

流速 VS. 純粘結(jié)管的水摩擦損失

管路支撐

為了提供無(wú)故障服務(wù)，必須對(duì) PFA 長(zhǎng)管進(jìn)行支撐。支撐卡套管可最大限度地減少管壁內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變，同時(shí)還能滿足排液要求?？ㄌ坠苤伍g距取決于卡套管尺寸（內(nèi)徑和外徑）、通過(guò)卡套管輸送流體的比重、卡套管的平均溫度以及支撐間可接受的垂直卡套管偏差量。用于確定卡套管支撐間距的公式如圖所示：

其中：

L = 管道支架之間的長(zhǎng)度

Y(max) = 支架之間管子的最大允許撓度

E = 彈性模量

I = 卡套管慣性矩

W = 管道和管道內(nèi)流體的重量

管道支撐

• 必須對(duì)較長(zhǎng)的 PureBond 管道進(jìn)行支撐，以提供無(wú)故障服務(wù)。這可將管壁內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變程度降至可接受的水平。管道支架之間的最小推薦距離是根據(jù)管道重量、內(nèi)含物和容許應(yīng)力計(jì)算得出的。如下圖所示，支架之間的距離還受管道尺寸和溫度的影響。

• 比重大于0 的液體會(huì)對(duì)管道支架的間距產(chǎn)生不利影響。建議的間距應(yīng)乘以所示系數(shù)，從而縮短支撐件之間的距離。

• 指定的管道支架不應(yīng)是那種緊緊夾住管道并限制其移動(dòng)的類型，尤其是在涉及熱脹冷縮的情況下。不使用這種夾具可以防止磨損和損壞管壁。間歇式管道支撐的一個(gè)極佳選擇是通過(guò)將管道鋪設(shè)在塑料槽中來(lái)連續(xù)支撐管道。角鋼、槽鋼或?qū)Ч艿瘸Ｒ?jiàn)的擠壓形狀都可以很好地用作槽。此外，它的成本也低于大量的管道支架。
• 管道的垂直部分（稱為立管）也必須得到支撐。立管的頂部和底部應(yīng)始終得到支撐。支架的垂直間距應(yīng)為 5 英尺（1.5 米）。
• 閥門(mén)、過(guò)濾器外殼等附件不應(yīng)完全由管道支撐。應(yīng)為連接到管道系統(tǒng)的所有重型部件指定單獨(dú)的支撐。