1. فیزیک انبساط حرارتی
تمام مواد جامد هنگام گرم شدن منبسط می شوند و وقتی سرد می شوند منقبض می شوند. برنج نیز از این قاعده مستثنی نیست. اتم های آن با افزایش دما شدیدتر می لرزند. این حرکت افزایش یافته اتم ها را کمی از هم دور می کند. اتصالات از نظر فیزیکی در همه ابعاد رشد می کند. هنگامی که دما کاهش می یابد، روند معکوس می شود.
2. ضریب انبساط برنج
سرعت انبساط با یک ثابت مادی تعریف می شود. برنج دارای ضریب انبساط حرارتی خطی تقریباً 19 x 10-6 در هر درجه سانتیگراد است. این به معنای طول 1 متر استاتصالات لوله برنجیبه ازای هر 1 درجه افزایش حدود 0.019 میلی متر منبسط می شود. در یک نوسان دما 50 درجه، این تقریباً برابر با 1 میلی متر تغییر ابعاد است.
3. مقایسه با سایر مواد رایج
مواد مختلف با سرعت های مختلف منبسط می شوند. فولاد کربنی در حدود 11-12 x 10-6/ درجه منبسط می شود. مس تقریباً 17×10-6/درجه منبسط می شود. فولاد ضد زنگ (304/316) دارای ضریب 16-17 x 10-6/ درجه است. پلاستیکها بسیار سریعتر منبسط میشوند، با PVC در 54 و CPVC در 63 x 10-6/ درجه.
4. استرس در رابط اتصال لوله-
اتصالات و لوله اغلب فلزات متفاوتی هستند. این باعث ایجاد انبساط حرارتی دیفرانسیل در محل اتصال می شود. الفاتصالات لوله برنجیبا سرعت کمی متفاوت از لوله مسی منبسط می شود. این تفاوت باعث ایجاد تنش برشی در نقطه اتصال می شود. چرخه های حرارتی مکرر باعث تجمع این تنش می شود.
5. اثرات روی اتصالات رشته ای
اتصالات رزوه ای آسیب پذیرترین در برابر تغییرات دما هستند. نخهای ماده در هنگام گرم شدن کمی بیشتر از نخهای نر منبسط میشوند و به طور بالقوه دستگیره را شل میکنند. در بسیاری از چرخه های گرما، نخ ها می توانند "راه بروند" یا خستگی ایجاد کنند که منجر به شل شدن و در نهایت نشت می شود.
6. خستگی حرارتی و میکرو-ترک
خطر واقعی در چرخه های دمایی مکرر نهفته است. هر چرخه استرس میکروسکوپی را در آسیب پذیرترین نقاط اتصال وارد می کند. با گذشت زمان، این تنشها در شکافهای میکرو- جمع میشوند. ترک ها با هر چرخه اضافی رشد می کنند. این فرآیند خستگی حرارتی نامیده می شود.
7. تاثیر بر مهر و موم الاستومری و مفاصل
نوسانات دما مستقیماً اجزای آب بندی غیرفلزی-را تخریب می کند. حلقهها و واشرهای O{2}} لاستیکی ممکن است به مرور زمان فشرده شوند، سخت شوند یا خاصیت ارتجاعی خود را از دست بدهند. نوار PTFE همچنین می تواند تحت تأثیر چرخه حرارتی قرار گیرد. همانطور کهاتصالات لوله برنجیمنبسط و منقبض می شود، این مواد ممکن است فشار آب بندی کافی را حفظ نکنند.
8. برهمکنش حرارت و فشار
با افزایش دما، فشار داخلی در یک سیستم بسته نیز افزایش می یابد. آب هنگام گرم شدن به طور قابل توجهی منبسط می شود. دماهای بالاتر استحکام برنج را کاهش می دهد و همزمان فشار سیستم را افزایش می دهد. الفاتصالات لوله برنجیدرجه بندی شده برای 150 psi در دمای اتاق ممکن است تنها 100 psi را در 200 درجه فارنهایت تحمل کند.
9. قانون کاهش فشار 150 درجه فارنهایت
استانداردهای صنعتی محدودیت های دمایی خاصی را تعریف می کنند. برای اتصالات برنجی 125 پوندی، درجه بندی مایع 200 psi فقط زمانی اعمال می شود که دما از 150 درجه فارنهایت تجاوز نکند. برای اتصالات 250 پوندی، امتیاز psi 400 همچنین نیاز به ماندن در دمای زیر 150 درجه فارنهایت دارد. فراتر از این دما نیاز به کاهش فشار دارد.
10. مشکلات عملکرد دمای پایین{1}
دمای سرد چالش های مختلفی را به همراه دارد. برنج زمانی که خیلی سرد باشد می تواند شکننده شود. بعضی هااتصالات لوله برنجیحداقل دمای کاری -65 درجه فارنهایت (-54 درجه) داشته باشد. سایر طرح ها تا -50 درجه رتبه بندی می شوند. در زیر این آستانه، مقاومت ضربه به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
11. بسط دیفرانسیل در سیستم های مختلط
سیستم های ترکیبی{0}}مواد با استرس بیشتری روبرو هستند. الفاتصالات لوله برنجیاتصال به لوله پلاستیکی یک عدم تطابق انبساط عمده ایجاد می کند. پلاستیک تقریباً سه برابر بیشتر از برنج منبسط می شود. این دیفرانسیل اتصال را می کشد و فشار می دهد. بدون حلقه های انبساط یا اتصال دهنده های انعطاف پذیر، شکست مفصل محتمل است.
12. مدیریت اثرات حرارتی در طراحی سیستم
طراحی مناسب سیستم با حرکت القای دما{0}} سازگار است. حلقه های انبساط یا U{2}}خم ها را در لوله های طولانی نصب کنید. در صورت لزوم از اتصال دهنده های انعطاف پذیر استفاده کنید. اجازه حرکت در تکیه گاه های لوله را بدهید. جعلی با کیفیت بالا-را انتخاب کنیداتصالات لوله برنجیاتصالات روی ریخته گری برای مقاومت در برابر خستگی بهتر. از سفت کردن بیش از حد مفاصل رزوه دار خودداری کنید. درزگیر رزوه ای مناسب برای چرخه حرارتی را اعمال کنید. هنگامی که اتصالات برنجی به درستی نصب شوند، در محدوده دمایی درجه بندی شده خود بسیار قابل اعتماد باقی می مانند.
