Wie führt eine unsachgemäße Installation zu mechanischer Belastung in PTFE-Heizungen?

Temperaturschwankungen, Vibrationen oder chemische Angriffe sind nicht immer die Ursache für mechanische Probleme bei Tauchsiedern. Ein weiterer Trend zeigt sich bei Außendienstjobs häufiger als man denkt. Innerhalb von Tagen oder Wochen nach der Inbetriebnahme kommt es bei einem neuen Heizgerät aus Polytetrafluorethylen (PTFE) zu Rissen an der Flanschfläche oder an einer Kurve. Es gibt keine Anzeichen dafür, dass es zu heiß wird. Es gibt keine ungewöhnlichen Vibrationen. Die Lage des Risses deutet darauf hin, dass es sich um ein strukturelles und nicht um ein betriebliches Problem handelt. Untersuchungen zeigen im Allgemeinen, dass Installationsstress und nicht Prozessfaktoren die eigentliche Ursache waren.

Für Installations- und Wartungsmitarbeiter ist es wichtig zu wissen, wie sich die Art und Weise, wie sie Heizgeräte handhaben und montieren, auf ihre Lebensdauer auswirkt. PTFE ist chemisch stark, aber mechanisch schwach, wenn es starker Belastung ausgesetzt ist. Wenn Sie es nicht korrekt installieren, können Restspannungen in das Teil eindringen und dort bleiben, sobald Sie es festschrauben. Im Laufe der Zeit können selbst typische Betriebsbelastungen diese Spannung verstärken und dazu führen, dass sich zu früh Risse bilden.

Zu feste Flanschschrauben
Über-Flanschschrauben zu fest anzuziehen ist der häufigste Fehler, den Menschen bei der Installation machen. Viele Techniker sind an Stahlflansche gewöhnt, bei denen ein hohes Schraubendrehmoment dafür sorgt, dass die Dichtung dicht ist. PTFE-Flansche verhalten sich anders. Das Material hat einen geringeren Modul und geringere Kriecheigenschaften als Metalle. Zu viel Kraft auf die Schraube komprimiert und verformt die Flanschfläche, was zu Spannungskonzentrationen um die Schraubenlöcher herum führt.

Wenn die Schrauben zu fest angezogen werden, wird der Flanschring radial belastet. In der Nähe der Löcher für die Schrauben oder an der Stelle, an der sich Flansch und Mantel treffen, können Mikrorisse vorhanden sein. Auch wenn die Rissbildung nicht sofort auftritt, wird der überbeanspruchte Bereich bei der Wärmeausdehnung schwach.

Es ist sehr wichtig, beim Anziehen der Schrauben das richtige Drehmoment und die richtige Reihenfolge zu verwenden. Verwenden Sie einen kalibrierten Drehmomentschlüssel anstelle von Schlagwerkzeugen, um Schrauben über Kreuz anzuziehen. Dies wird dazu beitragen, die Belastung gleichmäßig zu verteilen. Das Ziel besteht darin, die Dichtungen gleichmäßig zu komprimieren, und nicht darin, die größtmögliche Klemmkraft zu erreichen. Um eine Abdichtung herzustellen und gleichzeitig die Struktur stabil zu halten, ist nur ein moderates, kontrolliertes Drehmoment erforderlich.

Zwangsmontage und Fehlausrichtung
Ein weiterer häufiger Fehler besteht darin, die Heizung zu verwenden, um eine falsch ausgerichtete Düse auszugleichen. Wenn die Tankstutzen nicht ganz an der richtigen Stelle sind, könnten Installateure versuchen, den Heizer durch ungleichmäßiges Anziehen der Flanschschrauben oder durch seitliches Drücken beim Einsetzen zu „ziehen“. Dadurch entsteht eine anhaltende Biegespannung auf die Ummantelung.

PTFE hält langfristigen Biegebelastungen nicht gut stand. Wenn eine Heizung in eine Öffnung getrieben wird, die nicht richtig ausgerichtet ist, bleibt die daraus resultierende Verformung als Restspannung in der Struktur hängen. Risse treten normalerweise an Biegungen oder in der Nähe des Flansches auf, wo das Biegemoment am stärksten ist.

Bevor Sie die Düse einsetzen, sollten Sie immer prüfen, ob sie ausgerichtet ist. Die Flanschflächen müssen parallel sein und die Löcher für die Schrauben müssen mühelos ausgerichtet sein. Bei Ausrichtungsproblemen muss der Tankstutzen bzw. Gegenflansch repariert werden. Die Heizung sollte sich selbstständig an ihren Platz bewegen können.

Es ist normal, dass Heizungen, die zum Einziehen nicht übereinstimmender Rohre verwendet werden, Monate später Risse bekommen. Das Teil wird zu einem strukturellen Korrekturwerkzeug anstelle eines Heizgeräts, und die Spannung durch die Installation verkürzt die Lebensdauer erheblich.

Nicht genügend unabhängige Unterstützung
Lange Tauchsieder benötigen eine eigene Unterstützung. Der Flansch allein sollte nicht das gesamte Gewicht der Baugruppe tragen, da dies die Flanschverbindung zu stark belasten würde. Im Laufe der Zeit können die Spannung der Schwerkraft, der Flüssigkeitswiderstand und die Wärmeausdehnung dazu führen, dass diese wichtige Verbindung zerbricht.

Installieren Sie unabhängige Stützhalterungen oder interne Aufhänger gemäß den Anweisungen des Herstellers. Stützen müssen in der Lage sein, das Gewicht in vertikaler Richtung zu tragen und gleichzeitig eine Wärmeausdehnung zu ermöglichen. Wenn Sie an mehreren Stellen hart festklemmen, ohne sich bewegen zu können, kann die Belastung auf andere Teile des Heizgeräts übertragen werden.

Ein gutes Stützdesign sorgt für ein Gleichgewicht zwischen Stabilität und Bewegung. Die Heizung sollte an Ort und Stelle bleiben und sicher sein, aber sie sollte nicht so fest gehalten werden, dass sie sich nicht ausdehnen kann.

Ignorieren des Wärmeausdehnungszuschlags
Bei der Installation wird häufig die Wärmeausdehnungszugabe vergessen. Wenn Sie nicht genügend Raum für die Ausdehnung lassen, kann die Heizung große Probleme verursachen, wenn sie heiß wird, selbst wenn sie mechanisch ausgerichtet und mit dem richtigen Drehmoment festgezogen ist.

PTFE dehnt sich stark aus, wenn es heiß wird. Beim Erhitzen kann eine lange Heizung erheblich länger werden. Wenn die Hülle zwischen steifen Stützen oder in zu nahe beieinander liegenden Öffnungen eingeklemmt wird, kann sie einknicken oder die Fesseln stark belasten.

Es muss genügend Platz vorhanden sein, damit die Heizung durch die Wände, Leitbleche oder Führungen des Tanks passt. Stützen sollten keine festen Anker sein; Stattdessen sollten sie die Dinge entlang der Achse bewegen lassen. Manchmal sind flexible Montagekonfigurationen oder verschiebbare Halterungen erforderlich, um Platz für Wachstum zu schaffen.

Wenn man keine Ausdehnung zulässt, verwandelt sich normale thermische Bewegung in mechanische Spannung, was die Entstehung von Rissen beschleunigt.

Hilfreiche Tipps zur Installation
Um Installationsstress zu vermeiden, müssen Sie die Regeln befolgen und auf jede Kleinigkeit achten:

Verwenden Sie kalibrierte Drehmomentschlüssel und befolgen Sie die empfohlenen Drehmomenteinstellungen für die Schrauben.

Ziehen Sie die Schrauben in kleinen Schritten über Kreuz-fest.

Stellen Sie vor dem Einsetzen des Heizgeräts sicher, dass die Düse ausgerichtet und der Flansch parallel ist.

Zwingen Sie die Heizung niemals dazu, Rohre zu reparieren, die nicht in der Reihe liegen.

Stützen Sie lange oder schwere Baugruppen selbstständig ab.

Stellen Sie sicher, dass über die gesamte Länge des Heizgeräts ausreichend Platz für die Wärmeausdehnung vorhanden ist.

Praxiserfahrungen zeigen immer wieder, dass die meisten stressbedingten Ausfälle-bei der Installation und nicht während des Betriebs auftreten. Wie gut Sie die Montage pflegen, wirkt sich direkt auf die Haltbarkeit aus.

Eine gemeinsame Pflicht, dafür zu sorgen, dass alles funktioniert
Der Installateur und das Gerätedesign arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass die Installation korrekt durchgeführt wird. PTFE-Heizungen sind für chemische und thermische Belastungen ausgelegt, sie müssen jedoch korrekt gehandhabt werden, damit sie wie vorgesehen funktionieren. Installationsspannungen, sei es durch zu hohes Schraubendrehmoment, eine falsch ausgerichtete Düse, mangelnde unabhängige Unterstützung oder nicht genügend Raum für Wärmeausdehnung, können versteckte Schäden verursachen, die möglicherweise nicht sofort sichtbar sind, sich aber schließlich als Risse bemerkbar machen.

Bei wichtigen oder hochwertigen Installationen kann die Zusammenarbeit mit einem Vertreter des Herstellers oder die strikte Einhaltung umfassender Installationspläne das Risiko erheblich senken. Es ist wichtig, die Drehmomentnormen, den Unterstützungsbedarf und die Ausrichtungstoleranzen klar zu kommunizieren, damit das Heizgerät seine Lebensdauer ohne bleibende Belastungen beginnen kann.

Indem die Installation als präziser mechanischer Prozess und nicht nur als typische Schraubarbeit betrachtet wird, können Wartungsarbeiter verhindern, dass PTFE-Tauchheizkörper zu früh ausfallen, und dafür sorgen, dass sie lange Zeit einwandfrei funktionieren.