长期强度

FluoroLine 超纯管材、Cynergy 管材和 PureBond 管材中使用的 PFA 的长期静水压力强度是根据 ASTM D2837 中概述的测试程序确定的。“获得热塑性管材材料的静水压力设计基础 "中规定的测试程序进行了测定。该分析为 FluoroLine 和 Cynergy 卡套管以及 PureBond 管材设定了在 73°F (23°C) 温度下 1600 psig 的 100,000 小时长期强度值。

聚四氟乙烯PFA的长期静水压力强度

以下是确定该值的简化摘要。

1. 将 440HP PFA 管道试样置于不同压力水平的恒定内部水压下，并测量破裂时间。通过管道设计方程，根据压力计算出每个试样上的应力。

其中：

S = 应力，磅/平方英寸

P = 压力，psig

D = 平均外径，英寸

t = 壁厚min.，英寸

根据 ASTM D2837 的严格规范，测试持续 10,000 小时（约 13.6 个月）。如上图所示，可在对数坐标上生成精确、可重复的箍应力与断裂时间的线性图。

1. 通过统计回归分析应力断裂数据，得出箍筋应力与时间的关系式。将该方程用数学方法推断到 100,000 小时（约 11.4 年），从而得出 100,000 小时的设计应力。这是确定工作应力的第一步。
2. 下一步是将整个设计应力标度划分为连续的增量，其中一个增量比其下一个增量大约大 25%。这些增量以 psi 为单位分别为 800、1260、1600、2000、2500 等。PFA 被指定为其 100,000 小时设计应力所在增量的临界值，称为静水压力设计基准。这就是计算工作应力的基本应力。根据评估结果，FluoroLine 和 Cynergy 管材以及 PureBond 管材在 73°F (23°C) 时的静水压力设计基准为 1600 psi。

安全因素

FluoroLine 和 Cynergy 卡套管以及 PureBond 管材产品系列在开发时考虑到了最终用户的安全。管材、管件和相关部件生产过程中采用的质量保证措施可确保系统的完整性。为了对每种应用中的变量进行补偿，我们还加入了安全（设计）系数。这样可以：

• 偶尔出现压力浪涌/水锤
• 在一定程度上管道安装和/或支撑不当
• 热胀冷缩应力
• 管道纵向应力

根据静水压力设计，塑料管道协会（PPI）静水压力委员会建议最低安全（设计）系数为 200%。Entegris 建议，250% 的安全系数可更好地适应此类服务。因此，静水压力设计应力应为：

静水压力设计应力的定义是，在连续施加内静水压力的情况下，管道壁上由于内静水压力而产生的最大荷载应力，该荷载应力可确保管道在较长时间内不会发生故障。

流量要求

FluoroLine 管材和 PureBond 管材的内孔都非常光滑。这就是它们具有出色流动能力的原因。阻力较小、高流量时湍流较小、无腐蚀、无 PFA 润湿。由于不含营养物质或有机物，它们还能防止细菌生长。FluoroLine 管材和 PureBond 管道在其使用寿命内仍能保持这些流量特性。

通过了解特定管材或管道的内径并假定其额定流速，可以对流量进行初步估算。下图说明了这一操作。

其中：

Q = 流量，加仑/分钟

V = 流速，英尺/秒

D = 内径，英寸

通过了解所需流量并假设额定流量，可以估算出管材或管道的直径或流速。

根据这三个公式，可以确定管材或管道内径、流量和流速的大致范围。下一步是根据具体的流量要求，确定所估算的管材或管道尺寸是否会产生可接受的压力损失。如图所示，Hazen 和 Williams 公式可用于确定摩擦压力损失。

其中：

Delta P100 = 摩擦压力损失，psig/100 英尺管材或管道

Q = 流量，加仑/分钟，流体比重为 1.0

C = 摩擦系数，PFA 管或管道为 155

D = 内径，英寸

下图显示了不同尺寸 PureBond 管材的流量、压力损失和速度之间的关系。对于比重小于 1.0 的流体，可通过将每 100 英尺的哈森和威廉姆斯摩擦压力损失乘以流体比重，大致估算出该粘度造成的压力损失。显示 FluoroLine管道流量与压力损失之间关系的图表可在此处找到。

除了卡套管和管道中的压力损失外，还应考虑管件造成的损失。标准做法是在计算压力损失时，将每个管件所代表的管材或管道等效长度加到总长度中。

在完成所有计算（包括接头和阀门造成的压力损失）后，应确保：

• 系统压降不超过所选部件的额定压力
• 泵压超过系统压降，但不超过所选组件的额定压力。

流速 VS. 纯粘结管的水摩擦损失

管路支撑

为了提供无故障服务，必须对 PFA 长管进行支撑。支撑卡套管可最大限度地减少管壁内的应力和应变，同时还能满足排液要求。卡套管支撑间距取决于卡套管尺寸（内径和外径）、通过卡套管输送流体的比重、卡套管的平均温度以及支撑间可接受的垂直卡套管偏差量。用于确定卡套管支撑间距的公式如图所示：

其中：

L = 管道支架之间的长度

Y(max) = 支架之间管子的最大允许挠度

E = 弹性模量

I = 卡套管惯性矩

W = 管道和管道内流体的重量

管道支撑

• 必须对较长的 PureBond 管道进行支撑，以提供无故障服务。这可将管壁内的应力和应变程度降至可接受的水平。管道支架之间的最小推荐距离是根据管道重量、内含物和容许应力计算得出的。如下图所示，支架之间的距离还受管道尺寸和温度的影响。

• 比重大于0 的液体会对管道支架的间距产生不利影响。建议的间距应乘以所示系数，从而缩短支撑件之间的距离。

• 指定的管道支架不应是那种紧紧夹住管道并限制其移动的类型，尤其是在涉及热胀冷缩的情况下。不使用这种夹具可以防止磨损和损坏管壁。间歇式管道支撑的一个极佳选择是通过将管道铺设在塑料槽中来连续支撑管道。角钢、槽钢或导管等常见的挤压形状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（称为立管）也必须得到支撑。立管的顶部和底部应始终得到支撑。支架的垂直间距应为 5 英尺（1.5 米）。
• 阀门、过滤器外壳等附件不应完全由管道支撑。应为连接到管道系统的所有重型部件指定单独的支撑。