衬氟管道的形变量仿真分析.pdf

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1、质量管理衬氟管道的形变量仿真分析聂兴臻黄颜锋刘奇英(湖北兴发化工集团股份有限公司443007)摘要：在化工生产中，衬氟管件是铺设酸性管道主要构件之一、钢衬聚四氟乙烯（PTFE）管道使用现状一，特别是高温高压管线的铺设，衬氟管件得到广泛运用，而运行钢衬聚四氟乙烯管件在使用过程中，由于使用温度的变化，的过程中，高温高压条件下的衬氟管件容易损坏，现利用ANSYS容易出现衬氟层的撕裂或断裂（见图1所示，图1衬聚四氟乙烯管强大的热力学分析功能，寻求通过仿真分析，通过分析得出的热件撕裂破坏状况），而且发生此类状况的一般为长管件。产

2、生上形变量(最大位移量)等，得出同管径的管道长度及衬氟层厚度的述情况，由于聚四氟乙烯和碳钢的热膨胀系数不一致，导致衬聚关系，以此来保证后续生产中依照此进行备件采购及使用，减少四氟乙烯管道在热胀冷缩的状况下，热形变不一致，产生的局部后期衬氟管线的维护量及备件的购置量，从而减少生产运行成破损严重，从而出现撕裂或断裂。聚四氟乙烯的线膨胀系数为钢本，增加公司的收益。的10~20倍（聚四氟乙烯：（25～250℃）10～12×10-5/℃；碳钢：关键词：衬氟管件；ANSYS；热形变；仿真分析（20-200℃）12.32e-6），比

3、多数塑料大，其线膨胀系数随着温度聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene）一般称作“不粘涂层”或的变化而发生变化。考虑到生产过程的要节约备用件的储存，即“易洁镬物料”；是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工减少后期维护成本，并通过此类分析，得出聚四氟乙烯管随厚度合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特的变化关系及随温度及长度的变化关系，厚度的关系，有利于采点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特购的过程中确定衬聚四氟乙烯管件长度尺寸。点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作

4、用之余，亦成为了易洁镬二、钢衬聚四氟乙烯（PTFE）管道形变量仿真分析的模型和水管内层的理想涂料。在化工生产中，强酸强碱性物料必不可考虑到钢衬聚四氟乙烯管件的复杂性，在此形变分析中，采少，因而钢衬聚四氟乙烯（PTFE）管道应运而生，经过多年来的实用的模型为外径为57mm的钢管，钢管壁厚为3mm，内衬聚四氟际使用得出，直接影响其使用寿命和性能稳定的因素是温度、压乙烯（PTFE或F4），聚四氟乙烯的厚度为2mm、3mm、4mm及力、介质等。由于内衬是聚四氟乙烯，故而钢衬聚四氟乙烯（PT-5mm，即聚四氟乙烯管的管外径为51

5、mm。考虑实际使用温度为FE）管道具有如下特点：1、使用温度高：在强腐蚀介质条件下，可150～170℃之间，分析的温度值采用了100～180℃之间，间隔为以满足使用温度范围-60℃～150℃，在此温度范围内（除了熔融10℃。考虑到分析的简化，直接使用聚四氟乙烯管，由于液体在碱金属、元素氟及芳香烃类外），可满足所有化学介质。2、耐高钢衬聚四氟乙烯管流动，使管内具有一定的压力，保证了聚四氟压：在温度使用范围内，可承受高达3Mpa的使用压力。3、抗渗乙烯管的外壁与钢管一直紧密接触，故在管外径曲面上施加X向透：选用优质的聚四氟

6、乙烯树脂，经过先进衬里工艺加工成高密及Y向位移约束（即在四氟管外表面上施加周向约束，四氟层在度、足够厚度的PTFE衬里层，使产品具有优越的抗渗透性。长度方向上具有轴向移动）。此模型中主要分析聚四氟乙烯的形1542014年9月质量管理根据所得云图可以得出，在一定的厚度（4mm）下，同长度下随着管内液体温度的升高，聚四氟乙烯变形量（伸长量）成线性变化，在同管内液体温度下也随聚四氟乙烯管的长度成线性变化，也即在一定厚度下，聚四氟乙烯管的热形变是一个线性变化，可以根据相关实验参数得出具体的数值，有利于实际运用中根据此结果进行查

7、询，得出在不同温度及管径下最佳的钢衬聚四氟乙烯管件长度。2.不同长度及厚度的聚四氟乙烯管在160℃的分析考虑生产实际中，钢衬聚四氟乙烯管件使用温度一般在150～170℃之间，使用的聚四氟乙烯的厚度在3.5mm左右，在此分析中，在此“3.1聚四氟乙烯管（4mm）在不同温度及长度下的分析”比较中，选用160℃作为仿真分析时的聚四氟乙烯管内液体的温度，选用2mm、3mm、4mm、5mm作为仿真分析时的聚四氟乙烯管壁厚，而聚四氟乙烯管的长度设置为200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100

8、、1200、1400、1500、1600、1800、1900、2000、2200、2400、2600、2800、3000mm等22个值进行全范围的分析，将分析的结果统计归纳，利用origin7.5建立了有关壁厚及长度的分析结果线图（如图5所示，聚四氟乙烯管在160℃液体作用下不同的壁厚同长度的真分析结果线图），由此可见，聚四氟乙烯