PFA ہیٹر کے بڑھتے ہوئے فلینج کو زیادہ سے زیادہ ٹارکنگ کیوں دھاگے کی جڑ میں قبل از وقت تناؤ کے کریکنگ کا باعث بن سکتی ہے؟

PFA-انکیپسولیٹڈ وسرجن ہیٹر ٹینک کی دیواروں یا ڈھکنوں پر چڑھتے ہوئے فلینجز کا استعمال کرتے ہوئے چسپاں ہوتے ہیں-عام طور پر PVDF، پولی پروپلین یا PFA اوور مولڈ کے ساتھ سٹینلیس سٹیل سے بنتے ہیں۔ جب فلینج کو سخت کیا جاتا ہے تو یہ ایک گسکیٹ کو ٹینک کی سطح کے خلاف دباتا ہے تاکہ مائع سخت مہر بن سکے۔ تنصیب کی ہدایات بڑھتے ہوئے بولٹ کے لیے ٹارک کی حد فراہم کرتی ہیں، تاہم فیلڈ میں ناکامی عام طور پر فلینج کے بولٹ ہولز یا ہیٹر کی اپنی تھریڈڈ فٹنگ میں تھریڈز کی جڑ میں ہوتی ہے۔ یہ دراڑیں تنصیب کے ہفتوں یا مہینوں بعد ہوتی ہیں، بعض اوقات ہیٹر کے چلنے سے کئی گھنٹے پہلے۔ اس کی وجہ نہ تو کیمیائی حملہ ہے اور نہ ہی گرمی کا انحطاط بلکہ اس کی تنصیب کے دوران مکینیکل اوور سٹریننگ ہے۔ پی ایف اے، دھاتوں کے برعکس، مضبوط ویزکوئلاسٹک رینگتا ہے اور کوئی اچھی طرح سے متعین - پیداوار پوائنٹ نہیں ہے۔ اگر کوئی تنصیب مخصوص حد سے زیادہ ٹارک کا استعمال کرتی ہے، تو دھاگے کی جڑ کے ارد گرد پی ایف اے کو مقامی سرد بہاؤ کا نشانہ بنایا جاتا ہے اور چھوٹی سی کریزنگ ہوتی ہے۔ بقایا تنصیب کے دباؤ اور اس کے نتیجے میں درجہ حرارت سائیکلنگ کے مشترکہ اثرات کے تحت یہ کریز مکمل طور پر دراڑیں بن جاتے ہیں۔ اس ناکامی کے عمل کی بہتر تفہیم میں دھاگے کی جڑوں میں تناؤ کے ارتکاز اور فلورو پولیمر کے وقت-انحصار ناکامی کے رویے کی تفتیش شامل ہے۔

کمپریشن کے تحت دھاگے کی جڑوں پر تناؤ کا ارتکاز
پی ایف اے فلینج یا فٹنگ میں تھریڈڈ جنکشن ہر دھاگے کی جڑ میں ایک قدرتی تناؤ بڑھانے والا پیش کرتا ہے، شدید رداس پر جہاں دھاگے کا پروفائل بولٹ پنڈلی سے ملتا ہے۔ دھاتی دھاگوں کے لیے تیز دھاگے کی جڑ میں تناؤ کے ارتکاز کا عنصر (Kt) 2.5 سے 4.0 ہے، تاکہ مقامی دباؤ بولٹ بوجھ سے حاصل کردہ برائے نام دباؤ سے 2.5 سے 4.0 گنا زیادہ ہو۔ پی ایف اے، جس میں کم ماڈیولس اور بہتر نرمی ہے، اس میں اور بھی زیادہ موثر ارتکاز ہے کیونکہ پولیمر دھات کی طرح مؤثر طریقے سے مقامی پیداوار کے ذریعے شیئر لوڈ نہیں کر سکتا۔ 15 Nm کے بولٹ ٹارک کے ساتھ PFA فلینج میں M12 دھاگے کا محدود عنصر کا مطالعہ (50 ملی میٹر فلینج کے لیے عام) دھاگے کی جڑ میں 22-28 MPa کی چوٹی کے بنیادی دباؤ کی نشاندہی کرتا ہے اس کے مقابلے میں صرف 3-4MP کے فلینج کے چہرے پر معمولی دبانے والے دباؤ کے مقابلے میں۔ یہ تناؤ کا ارتکاز برائے نام سے 6-8 گنا اس وقت ہوتا ہے جب پی ایف اے بولٹ کے سر کے نیچے لچکدار طریقے سے بگڑ جاتا ہے اور ترجیحی طور پر طاقت کو پہلے منسلک دھاگے میں منتقل کرتا ہے۔

اگر کوئی انسٹالر 15 N·m کے بجائے 25 N·m سے زیادہ ٹارک-ٹارک کرتا ہے، تو دھاگے کی جڑ میں چوٹی کا تناؤ غیر-لائنری طور پر بڑھ جاتا ہے۔ پی ایف اے مقامی طور پر تقریباً 12 سے 14 ایم پی اے (کمرے کے درجہ حرارت پر اس کی کمپریسیو پیداوار کی طاقت) پر حاصل کرنا شروع کرتا ہے۔ حاصل کرنے کے بعد، تناؤ کا وکر ایک سطح مرتفع سے ٹکراتا ہے جہاں دباؤ میں زیادہ اضافہ کیے بغیر مزید تناؤ پیدا ہوتا ہے۔ لیکن دھاگے کی جڑ کی شکل یکساں پیداوار کی اجازت نہیں دیتی۔ پہلے جڑ میں موجود مواد راستہ دیتا ہے، اور پھر پیداواری زون پھیل جاتا ہے۔ پلاسٹک زون 25 N·m پر دھاگے کی جڑ سے تقریباً 1.5–2.0 ملی میٹر تک پھیلا ہوا ہے۔ ٹارک کو ہٹانے پر، لچکدار طور پر بگڑے ہوئے زون دوبارہ بحال ہونے کی کوشش کرتے ہیں، لیکن پلاسٹک کی شکل میں خراب شدہ زون اپنی سابقہ ​​شکل میں واپس نہیں آتا ہے۔ یہ مماثلت جڑ - پر ایک بقایا تناؤ کو چھوڑ دیتی ہے پولیمر کو مؤثر طریقے سے ایک چھوٹے سائز والے جڑ کے رداس پر پھیلایا جاتا ہے۔ بقایا تناؤ کی سطح، شفاف PFA نمونوں پر فوٹو الاسٹک طریقوں سے جانچی جاتی ہے، ایک اوور-ٹارک ایونٹ کے بعد 4–8 MPa ہے۔ یہ بقایا تناؤ ایک ہی وقت میں ٹوٹ پھوٹ پیدا کرنے کے لیے کافی نہیں ہے بلکہ پری لوڈ کے طور پر کام کرتا ہے جس سے آپریٹنگ دباؤ میں اضافہ ہوتا ہے۔

تھرمل سائیکلنگ کے ساتھ کریزنگ سے کریکنگ میں منتقلی۔
جیسا کہ بہت سے نیم کرسٹل لائن پولیمر کے ساتھ، پی ایف اے معمولی تناؤ کے دباؤ میں روایتی کریکس کی بجائے کریز تیار کرتا ہے۔ کریز مضبوطی پر مبنی پولیمر ریشوں کا ایک پتلا بینڈ ہے جو ایک خالی جگہ پر پھیلا ہوا ہے، عام طور پر چوڑائی میں 1–5 µm اور لمبائی میں 50–200 µm۔ کریز توانائی کو جذب کرنے والے ہوتے ہیں اور ہزاروں بوجھ سائیکلوں کے لیے فالٹ کو مستحکم کر سکتے ہیں۔ جب انماد میں ریشے ٹوٹ جاتے ہیں، عام طور پر کچھ اضافی قوت یا ماحول کے ساتھ تعامل کے تحت، وہ حقیقی دراڑیں بناتے ہیں۔ صحیح طریقے سے ٹارک شدہ فلینج میں (ٹارک مقررہ حد کے اندر ہے)، دھاگوں کی جڑوں میں بننے والا کوئی بھی کریز ہیٹر کی متوقع زندگی کے لیے مستحکم رہے گا، کیونکہ تنصیب سے باقی ماندہ تناؤ اور تھرمل سائیکل کا تناؤ کریز سے نیچے ہوتا ہے۔ وہ دو عناصر جو اوور-ٹارکڈ فلینج کو توڑنے کے لیے منتقلی کی سہولت فراہم کرتے ہیں وہ ہیں: پہلا، بقایا تناؤ بڑا ہوتا ہے (4-8 MPa بمقابلہ. 1-2 MPa زیادہ سے زیادہ ٹارک کے لیے) کریزنگ اسٹریس سے پہلے کم برداشت کی اجازت دیتا ہے۔ دوسرا، بڑے پلاسٹک زون کے نتیجے میں ایک طویل خرابی پیدا ہوتی ہے جو دھاگے کی جڑ میں انماد کو شروع کرتا ہے۔ کریز ٹپ پر تناؤ کی شدت کا عنصر کریز کی لمبائی کے مربع جڑ کے متناسب ہے، اس لیے ایک طویل ابتدائی کریز کو پھیلانے کے لیے کم اضافی قوت کی ضرورت ہوتی ہے۔

تھرمل سائیکلنگ کی وجہ سے بڑھتا ہوا تناؤ مستحکم کریز کو پھیلنے والی شگافوں میں بدل دیتا ہے۔ ہر بار جب ہیٹر محیط سے آپریشنل درجہ حرارت تک چکر لگاتا ہے (مثال کے طور پر، ایسڈ اینچنگ غسل کے لیے 25 ڈگری سے 90 ڈگری)، پی ایف اے فلینج دھاتی بولٹ سے زیادہ پھیلتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ پی ایف اے کا تھرمل توسیع کا گتانک (100–120 پی پی ایم/ ڈگری) سٹینلیس سٹیل (17 پی پی ایم/ ڈگری) سے تقریباً چھ گنا ہے۔ یہ تفریق توسیع بولٹ کے ارد گرد پی ایف اے میں بقایا تنصیب کے دباؤ کے علاوہ ایک اضافی تناؤ پیدا کرتی ہے۔ 50 ملی میٹر فلینج اور 4 x M8 بولٹس کے لیے، 70 ڈگری کے درجہ حرارت میں اضافے کے نتیجے میں بولٹ ہول کے ارد گرد PFA میں اضافی 5-7 MPa تناؤ پیدا ہوتا ہے۔ اچھی طرح سے ٹارک والے فلینج میں مجموعی تناؤ (بقیہ 1 - 2 MPa + تھرمل 5 - 7 MPa) 6 - 9 MPa ہے، جو کہ 10 - 12 MPa کی حد سے نیچے ہے-سے-زیادہ تر PFA گریڈز کے لیے کریک ٹرانزیشن۔ ایک اوور-ٹارک فلانج کے لیے کل تناؤ 9–15 MPa ہے (بقیہ 4–8 MPa پلس تھرمل 5–7 MPa)، جو کہ منتقلی کی حد سے زیادہ ہے۔ 100-500 تھرمل سائیکلوں کے بعد دھاگے کی جڑ سے دراڑیں پیدا ہوتی ہیں اور اگلے چکروں میں فلینج کی موٹائی میں بڑھ جاتی ہیں۔ اوور ٹارکنگ اور آپریٹنگ ٹمپریچر کی شدت کے لحاظ سے، عام طور پر-دیوار کی کریکنگ کے لیے 1,000-3,000 سائیکلوں کی ضرورت ہوتی ہے۔

شگاف بڑھنے سے پہلے زیادہ-ٹارک کے نقصان کا پتہ لگانا
زیادہ ٹارکنگ کی وجہ سے ہونے والا نقصان تنصیب کے فوراً بعد بیرونی فلینج کی سطح پر واضح نہیں ہوتا ہے۔ کریز اور پلاسٹک کی خرابی دھاگے کی جڑ میں بولٹ ہول تک محدود ہے اور بصری معائنہ کے ذریعے ان کا پتہ نہیں لگایا جا سکتا۔ تاہم، تین غیر-تباہ کن طریقے ہیں جو سطح پر دراڑوں تک پہنچنے سے پہلے ہی زیادہ-ٹارک والے PFA فلینجز کا پتہ لگا سکتے ہیں۔ پہلی تکنیک بولٹ ٹارک برقرار رکھنے کی پیمائش ہے۔ مخصوص ٹارک پر فلینج انسٹال کریں، بولٹ ہیڈ کی پوزیشن کو فلینج کی نسبت نشان زد کریں، پھر کمرے کے درجہ حرارت پر 24 گھنٹے کے بعد ٹارک کو دوبارہ چیک کریں۔ زیادہ-ٹارکڈ اور ضرورت سے زیادہ-کریپڈ PFA 24 گھنٹوں کے اندر ابتدائی ٹارک کا 30-50% کھو دے گا جب پولیمر کولڈ مسلسل کمپریشن کے تحت بہہ جائے گا۔ مناسب طریقے سے ٹارک شدہ فلینج اصل ٹارک کا صرف 5-15% کھو دیتا ہے۔ اگر کوئی ظاہری رساو نہیں ہے اور ٹارک کا نقصان 25% سے زیادہ ہے، تو فلانج شاید اس انسٹالیشن میں یا اس سے پہلے زیادہ-ٹارک ہو چکا ہے۔ دوسرا آپشن بولٹ ہٹانے کے بعد بولٹ ہول میں بور اسکوپ یا فائبر آپٹک پروب لگانا ہے۔ میگنیفیکیشن کے تحت، دھاگے کی جڑیں سفید دھبے دکھاتی ہیں، ایک عمل جسے سٹریس وائٹننگ کہتے ہیں، جو مائیکرو-باطل ترقی کا نتیجہ ہیں۔ زیادہ ٹارک شدہ دھاگے کی جڑیں پہلے دو دھاگوں کی پوری جڑ کے ساتھ ایک مسلسل سفید بینڈ کی نمائش کرتی ہیں۔ مناسب طریقے سے ٹارک شدہ جڑوں میں سفیدی یا الگ تھلگ چھوٹے سفید دھبے نہیں ہوتے ہیں۔

تیسری تکنیک برقی تسلسل کی جانچ ہے جب فلینج میں سرایت شدہ زمینی طیارہ ہوتا ہے۔ یہ سیمی کنڈکٹر ایپلی کیشنز کے لیے PFA ہیٹر کے لیے ایک عام ترتیب ہے۔ زیادہ-ٹارکنگ فلینج کی موٹائی کے ذریعے دراڑیں یا شدید کریزنگ کا سبب بنتی ہے جس سے زمینی جہاز تک نمی کی رسائی ہوتی ہے۔ زمینی ہوائی جہاز اور ٹینک کے مائع میں ایک حوالہ الیکٹروڈ کے درمیان مزاحمت کی پیمائش کریں۔ مناسب طریقے سے مہربند فلینج> 1,000 MΩ کی مزاحمت کی نشاندہی کرے گا۔ دھاگے کی جڑ سے شروع ہونے والے فریکچر کے ساتھ ایک فلینج 100–500 MΩ کی نمائش کرتا ہے۔ جزوی تھرو وال کریکنگ فلینج 1-100 MΩ ہے۔ یہ ٹیسٹ صرف مسلسل کنڈکٹیو پرت والے فلینجز پر لاگو ہوتا ہے نہ کہ تمام-PFA فلینجز پر۔ ٹارک برقرار رکھنے کا طریقہ تمام پی ایف اے فلینجز کے لیے سب سے قابل اعتماد فیلڈ تشخیصی طریقہ ہے۔

ٹارک کی حد کی سفارشات اور ناکامی کی روک تھام گائیڈ
نیچے دی گئی جدول عام PFA فلانج اور دھاگے کے سائز کے لیے تجویز کردہ زیادہ سے زیادہ ٹارک ویلیوز، اور ان حدود سے تجاوز کرنے کے اثرات فراہم کرتی ہے۔ قدریں پھسلن کے بغیر صاف، خشک دھاگے کے لیے ہیں (چکنے والے دھاگے رگڑ کو کم کرتے ہیں اور اسی ٹارک کے لیے پری لوڈ کو بڑھاتے ہیں، اس لیے 20 - 30 % ٹارک میں کمی کی ضرورت ہے)۔ تنصیب کے دوران کمرے کے درجہ حرارت پر PFA کے لیے تمام سفارشات ہیں۔ اگر تنصیب کے دوران فلانج کا درجہ حرارت 40 ڈگری سے زیادہ ہو تو ٹارک کی قدروں کو 15 فیصد کم کیا جانا چاہیے۔

فلینج یا فٹنگ ٹائپ تھریڈ سائز تجویز کردہ ٹارک رینج (N·m) ٹارک کی حد (N·m) حد سے تجاوز کرنے کا نتیجہ PFA- encapsulated flange، 50 mm قطر M6 4 سے 6 10 سے زیادہ سفید روٹ پر سٹریس: Modern Moder {4} 24 گھنٹے 500-1,000 سائیکلوں میں 25 سے 35% ٹارک کا نقصان ΔT=70 ڈگری
PFA encapsulated flange, 80 mm diameter M8 8-12 18 Moderate to severe Visible crazing at root Torque loss >40% 200-500 سائیکل
پی ایف اے انکیسڈ فلینج، قطر 100 ملی میٹر M10 12–16 22 شدید: فلینج کے چہرے کی پلاسٹک کی خرابی، پہلے دھاگے کے 50-200 چکروں میں دراڑیں پیدا ہوتی ہیں۔
ٹھوس پی ایف اے تھریڈڈ فٹنگ (NPT یا BSP) 1/2 انچ (DN15) 3–5 8 دھاگے کو اتارنے کا خطرہ، 10-50 چکروں میں دھاگے کی جڑ میں تناؤ کا ٹوٹنا (فوری طور پر ناکامی عام)
ٹھوس پی ایف اے تھریڈڈ فٹنگ 3/4 انچ (DN20) 5-8 12 فلینج کا کریکنگ، فٹنگ بولٹ 20-100 سائیکلوں پر پکڑ سکتی ہے

زیادہ سے زیادہ ٹارک نقصان کو روکنے میں ٹول کا انتخاب اور تربیت شامل ہے۔