Les ports d'accès aux réservoirs sont souvent incurvés ou ont un dégagement limité, ce qui oblige les réchauffeurs PFA à se plier autour des obstructions. Le rayon de courbure minimum réalisable pour un appareil de chauffage PFA est déterminé par trois facteurs : le diamètre du tube, l'épaisseur de la paroi et la contrainte admissible sans fissuration. Pour un radiateur PFA standard de 25 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 2,0 mm, le rayon de courbure minimum recommandé (jusqu'à l'axe central du tube) est de 200 mm (8× OD). Pour des parois plus fines (1,5 mm), le rayon peut être réduit à 150 mm (6× OD). Pour les diamètres plus grands (32 mm OD), le rayon minimum augmente à 250–300 mm (8–9× OD). Une courbure plus serrée que ces rayons crée une contrainte excessive sur le rayon extérieur, provoquant une déformation permanente, un amincissement des parois et des fissures sous contrainte pendant le cycle thermique. Le cintrage sur site des réchauffeurs PFA n'est pas recommandé ; les éléments chauffants pré-courbés du fabricant avec chauffage contrôlé et cintrage du mandrin sont préférés.
Calcul du rayon de courbure et limites de déformation
Lorsqu'un tube se plie, le rayon extérieur s'étire sous tension. 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. Pour le PFA, la déformation de traction maximale autorisée sans dommage permanent (déformation d'élasticité) est d'environ 5 à 8 % à température ambiante. Le réglage de ε_max=0.05 donne R_min=(D/2) / 0.05=10 × (D/2) ? Attendez, recalculez : ε=(D/2) / R. Pour ε=0.05, R=(D/2) / 0.05=D/0.1=10D. Cela donne R_min=250 mm pour D=25 mm. Cependant, les fabricants obtiennent des cintrages plus serrés (6× OD) en chauffant le PFA pendant le cintrage. À 150 degrés, la contrainte d'élasticité augmente jusqu'à 15-20 %, permettant R=(D/2) / 0.15=D/0.3=3.3D. Le minimum pratique avec un chauffage soigneux est de 4 à 5 × OD.
Pour un radiateur avec noyau métallique interne, le noyau se plie également. Le noyau métallique (Incoloy ou titane) a un rayon de courbure minimum de 3 à 4 × OD pour un seul pli et de 5 à 6 × OD pour un pliage répété. La limite du noyau prévaut souvent car le métal -durcit et peut se fissurer s'il est trop fortement 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. Son rayon de courbure minimum (selon les données du fabricant) est de 80 à 100 mm (4 à 5 × noyau OD). Cela correspond au rayon de courbure de 100 à 125 mm pour la gaine PFA.
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 âme métallique | Minimum recommandé pour une installation sur site (à froid) | Multiplicateur (× DO) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 si 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.
Calculez le rayon de courbure requis R_req=L / (θ en radians), où L est la longueur de la section incurvée du port (longueur de l'arc). Pour un coude à 90 degrés avec une longueur d'arc de 500 mm, R_req=500 / (π/2)=500 / 1.57=318 mm.
Comparez R_req au rayon de courbure minimum du radiateur indiqué dans le tableau ci-dessus. Si R_req est supérieur ou égal à R_min, le radiateur peut être pré-courbé à ce rayon et installé. Si R_req < R_min, le virage est trop serré.
Pour un radiateur de 25 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 2,0 mm (R_min=175 mm froid, 130 mm en usine-coudé), un port d'homme nécessitant R_req=200 mm est réalisable. Celui nécessitant R_req=120 mm n'est pas réalisable pour le pliage à froid ; un radiateur pré-courbé en usine pourrait potentiellement atteindre 130 mm, mais 120 mm est toujours en dessous de 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 plus courts au lieu d'un élément chauffant long et courbé.
Conseils d'installation pour les ports de passage d'homme incurvés
Si le rayon de courbure calculé est réalisable, commandez le radiateur pré-courbé auprès du fabricant. Le pliage en usine utilise des mandrins chauffés, un refroidissement contrôlé et un contrôle qualité (mesure de l'épaisseur de paroi au niveau du pliage). Le cintrage sur le terrain (même avec des pistolets thermiques) entraîne souvent des courbures inégales, un amincissement des parois et des contraintes résiduelles. Le coût d'un radiateur pré-courbé (prime de 20 à 40 %) est justifié par sa fiabilité.
Lors de l'installation d'un radiateur pré-courbé, soutenez le radiateur en plusieurs points le long du coude pour éviter tout affaissement. La région pliée a une rigidité moindre et peut fléchir sous son propre poids, provoquant une contrainte au sommet du virage. Utilisez des selles en PTFE ou PFA à des intervalles de 200 à 300 mm. Évitez de serrer directement sur le coude ; serrez uniquement sur les sections droites.
Pour les ports d'accès étroits où aucun radiateur commercial ne convient, envisagez un radiateur flexible en PFA (voir l'article 69 sur les lances portatives). Les radiateurs flexibles utilisent des parois plus minces (1,0 à 1,2 mm) et des diamètres plus petits (12 à 16 mm) pour atteindre des rayons de courbure de 50 à 80 mm. Cependant, ils ont une puissance nominale inférieure (généralement<2 kW) and shorter life in aggressive chemicals.
Conclusion : 6 à 8 × OD est le minimum réalisable pour la plupart des appareils de chauffage
Le rayon de courbure minimum réalisable pour un réchauffeur PFA installé dans un port d'accès incurvé est de 6 à 8 fois le diamètre extérieur du tube pour une installation à froid et de 4 à 6 fois le diamètre extérieur pour les réchauffeurs pré-courbés en usine. Pour un radiateur standard de 25 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 2,0 mm, le rayon minimum est de 150 à 175 mm (à froid) ou de 130 à 150 mm (courbé en usine-). Des courbures plus serrées risquent un amincissement des parois, des contraintes excessives et des fissures sous contrainte pendant les cycles thermiques. Les ingénieurs doivent mesurer la courbure du port d'accès, calculer le rayon de courbure requis, comparer aux limites du radiateur et commander des radiateurs pré-courbés si nécessaire. Si le rayon requis est inférieur au minimum, modifiez la stratégie d'installation : utilisez plusieurs radiateurs droits, un radiateur de plus petit diamètre ou une baguette portable flexible. Plier un radiateur plus fort que sa limite n'est pas un choix de conception- c'est une panne qui attend de se produire. Respectez le rayon, respectez la matière.
