長期強度

FluoroLine 超純管材、Cynergy 管材和 PureBond 管材中使用的 PFA 的長期靜水壓力強度是根據 ASTM D2837 中概述的測試程序確定的。“獲得熱塑性管材材料的靜水壓力設計基礎 "中規(guī)定的測試程序進行了測定。該分析為 FluoroLine 和 Cynergy 卡套管以及 PureBond 管材設定了在 73°F (23°C) 溫度下 1600 psig 的 100,000 小時長期強度值。

聚四氟乙烯PFA的長期靜水壓力強度

以下是確定該值的簡化摘要。

1. 將 440HP PFA 管道試樣置于不同壓力水平的恒定內部水壓下，并測量破裂時間。通過管道設計方程，根據壓力計算出每個試樣上的應力。

其中：

S = 應力，磅/平方英寸

P = 壓力，psig

D = 平均外徑，英寸

t = 壁厚min.，英寸

根據 ASTM D2837 的嚴格規(guī)范，測試持續(xù) 10,000 小時（約 13.6 個月）。如上圖所示，可在對數(shù)坐標上生成精確、可重復的箍應力與斷裂時間的線性圖。

1. 通過統(tǒng)計回歸分析應力斷裂數(shù)據，得出箍筋應力與時間的關系式。將該方程用數(shù)學方法推斷到 100,000 小時（約 11.4 年），從而得出 100,000 小時的設計應力。這是確定工作應力的第一步。
2. 下一步是將整個設計應力標度劃分為連續(xù)的增量，其中一個增量比其下一個增量大約大 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 小時設計應力所在增量的臨界值，稱為靜水壓力設計基準。這就是計算工作應力的基本應力。根據評估結果，F(xiàn)luoroLine 和 Cynergy 管材以及 PureBond 管材在 73°F (23°C) 時的靜水壓力設計基準為 1600 psi。

安全因素

FluoroLine 和 Cynergy 卡套管以及 PureBond 管材產品系列在開發(fā)時考慮到了最終用戶的安全。管材、管件和相關部件生產過程中采用的質量保證措施可確保系統(tǒng)的完整性。為了對每種應用中的變量進行補償，我們還加入了安全（設計）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
• 熱脹冷縮應力
• 管道縱向應力

根據靜水壓力設計，塑料管道協(xié)會（PPI）靜水壓力委員會建議最低安全（設計）系數(shù)為 200%。Entegris 建議，250% 的安全系數(shù)可更好地適應此類服務。因此，靜水壓力設計應力應為：

靜水壓力設計應力的定義是，在連續(xù)施加內靜水壓力的情況下，管道壁上由于內靜水壓力而產生的最大荷載應力，該荷載應力可確保管道在較長時間內不會發(fā)生故障。

流量要求

FluoroLine 管材和 PureBond 管材的內孔都非常光滑。這就是它們具有出色流動能力的原因。阻力較小、高流量時湍流較小、無腐蝕、無 PFA 潤濕。由于不含營養(yǎng)物質或有機物，它們還能防止細菌生長。FluoroLine 管材和 PureBond 管道在其使用壽命內仍能保持這些流量特性。

通過了解特定管材或管道的內徑并假定其額定流速，可以對流量進行初步估算。下圖說明了這一操作。

其中：

Q = 流量，加侖/分鐘

V = 流速，英尺/秒

D = 內徑，英寸

通過了解所需流量并假設額定流量，可以估算出管材或管道的直徑或流速。

根據這三個公式，可以確定管材或管道內徑、流量和流速的大致范圍。下一步是根據具體的流量要求，確定所估算的管材或管道尺寸是否會產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系。對于比重小于 1.0 的流體，可通過將每 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，還應考慮管件造成的損失。標準做法是在計算壓力損失時，將每個管件所代表的管材或管道等效長度加到總長度中。

在完成所有計算（包括接頭和閥門造成的壓力損失）后，應確保：

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

流速 VS. 純粘結管的水摩擦損失

管路支撐

為了提供無故障服務，必須對 PFA 長管進行支撐。支撐卡套管可最大限度地減少管壁內的應力和應變，同時還能滿足排液要求?？ㄌ坠苤伍g距取決于卡套管尺寸（內徑和外徑）、通過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 = 管道和管道內流體的重量

管道支撐

• 必須對較長的 PureBond 管道進行支撐，以提供無故障服務。這可將管壁內的應力和應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管道重量、內含物和容許應力計算得出的。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 的液體會對管道支架的間距產生不利影響。建議的間距應乘以所示系數(shù)，從而縮短支撐件之間的距離。

• 指定的管道支架不應是那種緊緊夾住管道并限制其移動的類型，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極佳選擇是通過將管道鋪設在塑料槽中來連續(xù)支撐管道。角鋼、槽鋼或導管等常見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始終得到支撐。支架的垂直間距應為 5 英尺（1.5 米）。
• 閥門、過濾器外殼等附件不應完全由管道支撐。應為連接到管道系統(tǒng)的所有重型部件指定單獨的支撐。