1. Η Φυσική της Θερμικής Διαστολής
Όλα τα στερεά υλικά διαστέλλονται όταν θερμαίνονται και συστέλλονται όταν ψύχονται. Ο ορείχαλκος δεν αποτελεί εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα. Τα άτομά του δονούνται πιο έντονα καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Αυτή η αυξημένη κίνηση σπρώχνει τα άτομα ελαφρώς μακριά. Το εξάρτημα μεγαλώνει φυσικά σε όλες τις διαστάσεις. Όταν πέσει η θερμοκρασία, η διαδικασία αντιστρέφεται.
2. Ο συντελεστής διαστολής του ορείχαλκου
Ο ρυθμός διαστολής ορίζεται από μια υλική σταθερά. Ο ορείχαλκος έχει γραμμικό συντελεστή θερμικής διαστολής περίπου 19 x 10-6 ανά βαθμό Κελσίου. Αυτό σημαίνει μήκος 1 μέτρουεξάρτημα ορειχάλκινου σωλήναθα επεκταθεί κατά περίπου 0,019 mm για κάθε 1 βαθμό αύξηση. Σε μια εναλλαγή θερμοκρασίας 50 μοιρών, αυτό ισοδυναμεί περίπου με 1 mm αλλαγής διαστάσεων.
3. Σύγκριση με άλλα κοινά υλικά
Διαφορετικά υλικά διαστέλλονται με διαφορετικούς ρυθμούς. Ο ανθρακούχος χάλυβας διαστέλλεται σε περίπου 11-12 x 10-6/ βαθμό. Ο χαλκός διαστέλλεται σε περίπου 17 x 10-6/ βαθμό. Ο ανοξείδωτος χάλυβας (304/316) έχει συντελεστή 16-17 x 10-6/βαθμός. Τα πλαστικά διαστέλλονται πολύ πιο γρήγορα, με PVC σε 54 και CPVC σε 63 x 10-6/μοίρες.
4. Καταπόνηση στη διεπαφή τοποθέτησης του σωλήνα-
Το εξάρτημα και ο σωλήνας είναι συχνά διαφορετικά μέταλλα. Αυτό δημιουργεί διαφορική θερμική διαστολή στον σύνδεσμο. ΕΝΑεξάρτημα ορειχάλκινου σωλήναδιαστέλλεται με ελαφρώς διαφορετικό ρυθμό από έναν χαλκοσωλήνα. Αυτή η διαφορά δημιουργεί διατμητική τάση στο σημείο σύνδεσης. Οι επαναλαμβανόμενοι κύκλοι θέρμανσης προκαλούν τη συσσώρευση αυτής της τάσης.
5. Εφέ στις συνδέσεις με σπείρωμα
Οι αρμοί με σπείρωμα είναι οι πιο ευάλωτοι στις αλλαγές θερμοκρασίας. Οι θηλυκές κλωστές διαστέλλονται ελαφρώς περισσότερο από τις αρσενικές κλωστές κατά τη θέρμανση, χαλαρώνοντας ενδεχομένως τη λαβή. Σε πολλούς κύκλους θερμότητας, τα νήματα μπορεί να «περπατήσουν» ή να εμφανίσουν κόπωση, οδηγώντας σε χαλάρωση και τελικά διαρροές.
6. Θερμική κόπωση και μικρο-Ράγισμα
Ο πραγματικός κίνδυνος βρίσκεται σε επαναλαμβανόμενους κύκλους θερμοκρασίας. Κάθε κύκλος εισάγει μικροσκοπική πίεση στα πιο ευάλωτα σημεία του εξαρτήματος. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι τάσεις συσσωρεύονται σε μικρο-ρωγμές. Οι ρωγμές μεγαλώνουν με κάθε επιπλέον κύκλο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται θερμική κόπωση.
7. Επίδραση σε ελαστομερείς σφραγίδες και αρθρώσεις
Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας υποβαθμίζουν άμεσα τα μη μεταλλικά εξαρτήματα σφράγισης. Οι δακτύλιοι και τα παρεμβύσματα από καουτσούκ Ο-μπορεί να συμπιεστούν, να σκληρύνουν ή να χάσουν την ελαστικότητά τους με την πάροδο του χρόνου. Η ταινία PTFE μπορεί επίσης να επηρεαστεί από τη θερμική ανακύκλωση. Όπως τοεξάρτημα ορειχάλκινου σωλήναδιαστέλλεται και συστέλλεται, αυτά τα υλικά μπορεί να μην διατηρήσουν επαρκή πίεση στεγανοποίησης.
8. Αλληλεπίδραση Θερμότητας και Πίεσης
Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται και η εσωτερική πίεση σε ένα κλειστό σύστημα. Το νερό διαστέλλεται σημαντικά όταν θερμαίνεται. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες μειώνουν την αντοχή του ορείχαλκου ενώ ταυτόχρονα αυξάνουν την πίεση του συστήματος. ΕΝΑεξάρτημα ορειχάλκινου σωλήναονομαστική για 150 psi σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να χειριστεί μόνο 100 psi στους 200 βαθμούς F .
9. Ο κανόνας μείωσης πίεσης 150 μοιρών F
Τα βιομηχανικά πρότυπα ορίζουν συγκεκριμένα όρια θερμοκρασίας. Για ορειχάλκινα εξαρτήματα 125 λιβρών, η βαθμολογία υγρού 200 psi ισχύει μόνο όταν οι θερμοκρασίες δεν υπερβαίνουν τους 150 βαθμούς F . Για εξαρτήματα βάρους 250 λιβρών, η βαθμολογία των 400 psi απαιτεί επίσης παραμονή κάτω από 150 βαθμούς F . Η υπέρβαση αυτής της θερμοκρασίας απαιτεί μείωση της πίεσης.
10. Ζητήματα απόδοσης χαμηλής- θερμοκρασίας
Οι χαμηλές θερμοκρασίες παρουσιάζουν διαφορετικές προκλήσεις. Ο ορείχαλκος μπορεί να γίνει εύθραυστος όταν είναι πολύ κρύος. Μερικοίεξαρτήματα ορειχάλκινων σωλήνωνέχουν ελάχιστη θερμοκρασία εργασίας -65 βαθμούς F (-54 βαθμοί). Άλλα σχέδια βαθμολογούνται έως -50 μοίρες. Κάτω από αυτά τα όρια, η αντίσταση κρούσης μειώνεται σημαντικά.
11. Διαφορική επέκταση σε Μικτά Συστήματα
Τα συστήματα μικτών-υλικών αντιμετωπίζουν επιπλέον άγχος. ΕΝΑεξάρτημα ορειχάλκινου σωλήναπου συνδέεται με πλαστικό σωλήνα δημιουργεί μια σημαντική αναντιστοιχία επέκτασης. Το πλαστικό διαστέλλεται σχεδόν τρεις φορές περισσότερο από τον ορείχαλκο. Αυτό το διαφορικό τραβά και πιέζει τη σύνδεση. Χωρίς βρόχους διαστολής ή εύκαμπτους συνδέσμους, είναι πιθανή η αστοχία της άρθρωσης.
12. Διαχείριση Θερμικών Επιδράσεων στο Σχεδιασμό Συστήματος
Ο σωστός σχεδιασμός του συστήματος δέχεται κινήσεις που προκαλούνται από τη θερμοκρασία-. Εγκαταστήστε βρόχους επέκτασης ή U-κάμψεις σε μεγάλες διαδρομές σωλήνων. Χρησιμοποιήστε ευέλικτους συνδέσμους όπου χρειάζεται. Επιτρέψτε την κίνηση στα στηρίγματα σωλήνων. Επιλέξτε σφυρήλατο-υψηλής ποιότηταςεξαρτήματα ορειχάλκινων σωλήνωνπάνω από χυτά εξαρτήματα για καλύτερη αντοχή στην κόπωση. Αποφύγετε το υπερβολικό σφίξιμο των αρμών με σπείρωμα. Εφαρμόστε κατάλληλο στεγανωτικό σπειρώματος που έχει χαρακτηριστεί για θερμική κυκλοποίηση. Όταν τοποθετηθούν σωστά, τα ορειχάλκινα εξαρτήματα παραμένουν εξαιρετικά αξιόπιστα σε όλο το ονομαστικό εύρος θερμοκρασίας τους.
