Schutzhülsen

• Wählen Sie das Schutzrohrmaterial entsprechend dem Temperaturbereich und der Umgebung (korrosiv, oxidierend usw.) aus, in der es verwendet werden soll.
  • Diese Brunnen können aus verschiedenen Materialien wie SS304, SS316, HRS446, Inconel, Monel, Keramik usw. hergestellt werden.
• Je nach Konstruktion des Schutzrohrs (Steilschaft, gerader Schaft, konischer Schaft)
  • Gesenkter Schaft – sorgt für schnellere Reaktionszeit und geringere Widerstandskraft.
  • Gerader Schaft – Extrem stark, aber die Reaktionszeit ist langsamer und die Widerstandskraft auf den Flüssigkeitsstrom ist hoch.
  • Konischer Schaft – Bietet gute Reaktionszeit und Festigkeit.
• Schutzrohr-Einstecklänge
  • Für eine optimale Temperaturmessgenauigkeit sollte die Abmessung „U“ lang genug sein, damit der gesamte temperaturempfindliche Teil des Messgeräts in das zu messende Medium hineinragen kann.
    Messung der Flüssigkeitstemperatur: Ein Zoll oder mehr.
    Gastemperaturmessung: drei Zoll oder mehr.
• Vibrationsfestigkeit.
  • An der Bohrung vorbeifließende Flüssigkeit bildet eine turbulente Wirbelströmung (den Kármán-Spur), deren Frequenz vom Durchmesser der Bohrung und der Geschwindigkeit der Flüssigkeit abhängt.
  • Das Schutzrohr muss ausreichend steif sein, so dass die Nachlauffrequenz niemals mit der Eigenfrequenz des Schutzrohrs selbst übereinstimmt. Wenn die Eigenfrequenz des Rohrs mit der Nachlauffrequenz übereinstimmen würde, würde das Rohr durch Vibrationen zerstört und abbrechen.
• Um Schutzrohrausfälle durch übermäßigen Druck, Widerstandskräfte, hohe Temperaturen, Korrosion und Vibrationen zu vermeiden, wird empfohlen, Schutzrohrberechnungen basierend auf Ihren Anwendungen durchzuführen:
  • Maximal- bzw. Betriebstemperatur
  • Maximal- bzw. Betriebsdruck
  • Geschwindigkeit des Fluids (Gas oder Flüssigkeit)
  • Flüssigkeitsdichte.

Thermohülsen schützen Temperaturfühler vor ungünstigen Betriebsbedingungen wie korrosiven Medien, physikalischen Einflüssen (z. B. Schlacke in Öfen) und unter hohem Druck stehenden Gasen oder Flüssigkeiten. Ihr Einsatz ermöglicht außerdem einen schnellen und einfachen Fühlerwechsel, ohne dass der Prozess „geöffnet“ werden muss. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind:

• Schutzrohre werden in Thermoelementen verwendet
• Gewährleistet die Integrität bei Hochdruckanwendungen
• Kleinere Brunnen werden bei Niederdruckanwendungen eingesetzt
• Gerade Brunnen werden in korrosiven und erosiven Umgebungen eingesetzt
• Für Anwendungen, bei denen eine schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen erforderlich ist, können vorgefertigte Taschen mit einer reduzierten Spitze ausgestattet werden.

Einteilige Thermoelemente sind je nach Ausführung für höchste Prozessbelastungen geeignet. So werden in der petrochemischen Industrie heute fast ausschließlich einteilige Thermoelemente eingesetzt.

Das Mantelmaterial reicht von Weich- und Edelstahl bis hin zu feuerfesten Oxiden (Keramik) und einer Vielzahl exotischer Materialien, darunter seltene Metalle. Sensoreinsätze sind vorgefertigte Einheiten, die aus einem Sensor und einer Anschlussbasis bestehen. Der Sensor ist in einem Edelstahl-Einsatzrohr untergebracht, das normalerweise einen Durchmesser von 6 oder 8 mm hat, und wird dann in das eigentliche Schutzrohr eingesetzt. Eine gute Ummantelung mit physischem Kontakt zwischen der Einsatzspitze und dem Mantelende ist wichtig, um eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten. Um diesen Kontakt aufrechtzuerhalten, wird in der Anschlussbasis ein Federkontakt verwendet. Diese Anordnung erleichtert den einfachen Austausch des Sensors, wann immer dies erforderlich ist.

Generell gibt es zwei Arten von Schutzrohren:

• Metallische Schutzrohre
• Nichtmetallische Schutzrohre

Metallrohre, meist aus rostfreiem Stahl, haben mechanische Vorteile und eine höhere Wärmeleitfähigkeit; sie sind im Allgemeinen unempfindlich gegen Thermoschocks. Metallummantelungen können bei Temperaturen bis zu 1150ºC verwendet werden. Keramik ist besser geeignet, wenn eine hohe Reinheit erforderlich ist, um eine Verunreinigung des Sensors oder des Produkts bei erhöhten Temperaturen zu vermeiden.

Der Hauptanwendungsbereich von Keramikhülsen liegt zwischen 1000 und 1800 ºC. Sie können in direktem Kontakt mit dem Medium stehen oder als gasdichte Innenhülse verwendet werden, um das Thermoelement vom eigentlichen metallischen Schutzrohr zu trennen. Über 1200 ºC sollten sie hängend montiert werden, um Verformungen oder Brüche durch Biegespannungen zu vermeiden. Selbst Haarrisse können zu Verunreinigungen des Thermoelements führen und so zu Drift oder Ausfall führen. Auch die Wandstärke des Materials ist wichtig; dünnwandige Rohre sind dickwandigeren vorzuziehen. Risse entstehen häufig bei zu schnellen Temperaturwechseln beim schnellen Herausnehmen aus dem heißen Ofen.

• Metallische Schutzrohre bestehen aus verschiedenen Metallarten wie 304 SS, 321 SS, Inconel 600, Inconel 825, UMCO, Kanthal A1, Hastelloy B, Monel, Platin, Titan, Tantal, Molybdän usw.
• Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen 250 °C und 2200 °C.
• Metallische Schutzrohre sind äußerst hitzebeständig.
• Können Sie mir bitte die beste Bildgröße mitteilen, da dieses im beigefügten Screenshot auch abgeschnitten wird.

• Nichtmetallische Rohre bestehen aus verschiedenen Arten von Nichtmetallen wie feuerfestem Oxid, rekristallisiertem Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Cermet, Quarz, Wolframkarbid usw.
• Der Betriebsbereich liegt zwischen 300ºC und 1700ºC.
• Gute Beständigkeit gegen chemische Angriffe. Die mechanische Festigkeit ist gut, jedoch sollte ein Thermoschock vermieden werden.
• Weniger korrosiv gegenüber Säuren und Laugen.

Nach ihrer Verbindung zum Prozess

• Gewinde
• Muffenschweißen
• Geflanscht Geschweißt

Nach ihrer Produktionsmethode

• Hergestelltes Thermowell
• Schutzrohr aus Stangenmaterial
• Van-Stone-Schutzrohr

Hergestellte Schutzrohre werden aus Rohren hergestellt, die während des Prozesses mit einer festen verschweißten Spitze versiegelt werden. Das bedeutet, dass der Schaft des Schutzrohrs aus einem Rohr hergestellt wird und die Spitze separat gefertigt wird. Anschließend werden diese beiden Teile mithilfe eines geeigneten Schweißverfahrens verschweißt. Der Flansch wird ebenfalls mithilfe eines Schweißverfahrens mit dieser Baugruppe verbunden. Hergestellte Schutzrohre werden generell für geringe bis mittlere Prozesslasten empfohlen. Der Anschluss an das Rohr oder den Behälter kann über ein Gewinde, einen Flansch oder durch Schweißen erfolgen. In hergestellten Schutzrohren verwendete Standardgewinde sind NPT, BSP (Pl), BSP (Tr), API und metrische Gewinde. Die Gewindegröße hängt von der Anwendung ab. Die Standardgrößen reichen von 1/8 Zoll bis 2 Zoll. Für Anwendungen, bei denen eine schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen erforderlich ist, können hergestellte Taschen mit einer reduzierten Spitze ausgestattet werden.

Solche Schutzrohrkörper werden aus massivem Stangenmaterial hergestellt und gebohrt. Das Ergebnis ist eine ungeschweißte, wasserdichte Einheit. Die Immersionsspitze besteht aus demselben Material wie der Schaft. Bei dieser Art von Schutzrohr ist zur Herstellung von Schaft und Spitze kein Schweißvorgang erforderlich. Der Flansch kann je nach Bedarf geschweißt werden. Schutzrohre aus Stangenmaterial werden auch als „massiv gebohrte Schutzrohre“ bezeichnet. Einteilige Schutzrohre werden aus einem kompletten Element oder aus Stangenmaterial hergestellt. Einteilige Schutzrohre sind je nach Bauart für höchste Prozessbelastungen geeignet. So werden international oder in der petrochemischen Industrie heutzutage fast ausschließlich einteilige Thermoelemente verwendet. Der Anschluss an das Rohr oder den Behälter kann über ein Gewinde, einen Flansch oder durch Schweißen erfolgen. Standardgewinde sind NPT, BSP (P), BSP (Tr), API und metrisches Gewinde. Die Gewindegröße hängt von der Anwendung ab, aber 3/4 Zoll und 1 Zoll sind üblich.

Bei Van Stone-Schutzrohren werden Schaft, Spitze und Flanschunterteil aus einzelnen Stangen oder Stäben hergestellt. Diese drei Teile des Schutzrohrs müssen nicht geschweißt werden. Das Flanschunterteil dient bei dieser Art von Schutzrohr als Dichtung. Auf diesem Unterteil wird je nach Bedarf ein Flansch verwendet.

Konisch

Der Außendurchmesser verringert sich allmählich entlang der Eintauchlänge. Wird für Hochgeschwindigkeitsanwendungen verwendet.

Flache Spitze

Ein Ende hat eine flache Oberfläche. Wird in Niederdruckanwendungen verwendet oder wenn die Strömungseigenschaften um das Schutzrohr herum nicht wichtig sind.

Gewölbte Spitze

Ein solches Schutzrohr hat an einem Ende eine halbkugelförmige Spitze. Wird bei Anwendungen mit höherem Druck oder dort verwendet, wo die Strömungseigenschaften um das Schutzrohr herum wichtig sind. Dies gewährleistet ein hohes Maß an mechanischer Festigkeit, ohne dass die Empfindlichkeit oder Genauigkeit des Indikators verloren geht.

Kugelförmige Spitze

Für die Herstellung von Schutzrohren mit sphärischer Spitze wird ein Spezialbohrer mit einem Spitzenwinkel von 118ºC verwendet. Um eine möglichst gleichmäßige Wandstärke zu erreichen, ist die Spitze kugelförmig oder sphärisch. Wird bei Anwendungen mit höherem Druck oder dort verwendet, wo die Strömungseigenschaften um das Schutzrohr herum wichtig sind. Dadurch wird ein hohes Maß an mechanischer Festigkeit gewährleistet, ohne dass die Empfindlichkeit oder Genauigkeit des Indikators verloren geht.

Schaftkonstruktion

• Q-Dimension: Der dickste Teil des Schafts der Bohrung auf der heißen Seite des Prozessanschlusses oder Flansches. Er ist abhängig von der Bohrungsgröße und der Größe des Prozessanschlusses.
• Bohrungsdurchmesser Der Innendurchmesser des Schutzrohrs. Mit anderen Worten, der Durchmesser des inneren zylindrischen Hohlraums eines Schutzrohrs oder Schutzrohrs. Die Standardbohrungsgrößen sind 6,5 mm und 8,5 mm.
• Eintauchlänge („U“): Die Länge eines Schutzrohrs oder Schutzrohrs unterhalb der Befestigungsgewinde, Flansche, Buchsen usw., die in den Prozessbereich hineinragt. Die „U“-Länge wird von der Unterseite des Prozessanschlusses bis zur Spitze des Schutzrohrs gemessen.
• Länge der Verzögerungsverlängerung („T“): Die Länge eines Schutzrohrs, die zusätzlich zur Standardkopflänge erforderlich ist, um den Kopf des Schutzrohrs zugänglich zu machen und so das Durchdringen der Sonde durch Isolierung oder Wände zu ermöglichen.
• Internes Befestigungsgewinde: Das Gewinde innerhalb der Schutzhülse dient zum Anbringen eines Temperaturmessgeräts an der Anschluss- und Nippelverlängerung für eine Schutzhülsenbaugruppe.

Erhabene Oberfläche (RF)

Der Typ „Raised Face“ ist der am häufigsten verwendete Flanschtyp und leicht zu erkennen. Er wird als „Raised Face“ bezeichnet, weil die Dichtungsflächen über die Fläche des Bolzenkreises hinausragen.

Ringgelenk (RTJ)

RTJ-Flansche haben Nuten in ihren Flächen, in denen Stahlringdichtungen sitzen. Die Flansche dichten ab, wenn festgezogene Schrauben die Dichtung zwischen den Flanschen in die Nuten drücken und die Dichtung verformen (oder prägen), sodass sie in den Nuten engen Kontakt herstellt und eine Metall-Metall-Dichtung entsteht. Ringdichtungen sind so konzipiert, dass sie durch „anfänglichen Linienkontakt“ oder Keilwirkung zwischen dem Gegenflansch und der Dichtung abdichten. Ringdichtungen* sind metallische Dichtungsringe, die für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen geeignet sind.

Flaches Gesicht (FF) Der Flachflansch (Vollflansch) hat eine Dichtungsfläche in derselben Ebene wie die Bolzenkreisfläche. Anwendungen mit Flachflanschen sind häufig solche, bei denen der Gegenflansch oder die Flanschverbindung aus einem Gussteil besteht. Flachflansche dürfen niemals mit einem Flansch mit erhöhter Dichtfläche verschraubt werden.

Beim Schweißen werden zwei Metalle durch Erhitzen auf eine geeignete Temperatur miteinander verbunden. Der Schweißvorgang kann mit oder ohne Druck und mit oder ohne Füllmaterial erfolgen.

Typen:

Durchschweißen - Diese Schweißart gewährleistet eine vollständig verschweißte Schnittstelle zwischen den beiden Teilen und ist im Allgemeinen die stärkste Verbindung.

Teildurchdringungsschweißen- Dieser Typ besteht aus einer teilweise geschweißten Schnittstelle, wobei Füllmetall auf die Oberfläche der beiden Metalle aufgetragen wird.

Eine WPS ist ein Dokument, das beschreibt, wie Schweißarbeiten in der Produktion durchgeführt werden sollen. Sie werden für alle Schweißvorgänge empfohlen und sind in vielen Anwendungsvorschriften und Normen vorgeschrieben.

Der Zweck des Dokuments besteht darin, Schweißer zu den anerkannten Verfahren zu führen, damit wiederholbare und vertrauenswürdige Schweißtechniken verwendet werden. Für jede Materiallegierung und für jede verwendete Schweißart wird eine WPS entwickelt.

Eine WPS wird durch einen Verfahrensqualifizierungsbericht (Procedure Qualification Record, PQR oder WPQR) unterstützt. Ein PQR ist ein Bericht über eine durchgeführte und (strengere) Testschweißung, um sicherzustellen, dass das Verfahren eine gute Schweißnaht erzeugt.

Zu den zu dokumentierenden Variablen gehören typischerweise die folgenden:

• Verwendetes Schweißverfahren, Größe, Art und Klassifizierung der Fülllegierung.
• Art und Dicke des geschweißten Grundmaterials.
• Art und Polarität des Schweißstroms, Ampere und Volt werden aufgezeichnet.
• Vorschubgeschwindigkeit beim Schweißen, Schweißposition, Art und Maße der Nahtausführung.
• Vorwärmtemperatur, Zwischenlagentemperatur, Details zur Wärmebehandlung nach dem Schweißen und mehr.

Um ein Schweißverfahren zu qualifizieren, müssen neben der Aufzeichnung aller während der Prüfung verwendeten Schweißvariablen auch Einzelheiten der Prüf- und Testergebnisse aufgezeichnet werden. Diese Aufzeichnungen müssen zeigen, dass die Prüfung und der Test ergeben haben, dass die Schweißproben die angegebenen Standardanforderungen erfüllt oder übertroffen haben.

Bei Schutzrohren kommen unterschiedliche Beschichtungsarten zum Einsatz. Einige davon sind: Schutzrohre aus Metall mit Beschichtungen aus Wolframkarbid/Keramik/PTFE/PVDF/PFA.

• Materialprüfung
• Maßprüfung
• Hydrostatischer Drucktest
• Farbeindringprüfung
• Radiographie

Chemie- Durch PMI (Positive Material Identification).
Körperlich- Durch Zugfestigkeit, Dehnung, Härte, Mikro- und Makroprüfung, IGC-Tests.

Das Schutzrohr muss auf die in der Zeichnung angegebenen Maße geprüft werden.

Ein hydrostatischer Drucktest ist eine Methode, um Lecks in Druckbehältern wie Rohrleitungen und Rohrleitungen zu finden. Bei diesem Test wird Wasser, das oft zur besseren Sichtbarkeit eingefärbt ist, mit dem erforderlichen Druck in das Schutzrohr gegeben, um sicherzustellen, dass es nicht ausläuft oder beschädigt wird. Dies ist die am häufigsten verwendete Methode zum Testen von Rohren und Behältern. Die Verwendung dieses Tests trägt dazu bei, die Sicherheitsstandards und die Haltbarkeit eines Behälters im Laufe der Zeit aufrechtzuerhalten. Neu hergestellte Teile werden zunächst mithilfe des hydrostatischen Tests qualifiziert.

Die Farbeindringprüfung (DPI), auch Flüssigkeitseindringprüfung (LPI) oder Eindringprüfung (PT) genannt, ist eine weit verbreitete und kostengünstige Prüfmethode zum Auffinden von Oberflächenfehlern in allen nicht porösen Materialien (Metalle, Kunststoffe oder Keramik). LPI wird zum Erkennen von Oberflächenfehlern beim Gießen, Schmieden und Schweißen verwendet, wie z. B. Haarrisse, Oberflächenporosität, Lecks in neuen Produkten und Ermüdungsrisse an im Einsatz befindlichen Komponenten.

Die radiologische Prüfung (RT) oder industrielle Radiographie ist eine zerstörungsfreie Prüfmethode (NDT) zur Untersuchung von Materialien auf versteckte Fehler. Dabei wird die Fähigkeit elektromagnetischer Strahlung mit kurzer Wellenlänge (hochenergetische Photonen) ausgenutzt, verschiedene Materialien zu durchdringen. Es können Unregelmäßigkeiten und Flussigkeiten erkannt werden, darunter Risse, Hohlräume, Dicke, mangelnde Verschmelzung, mangelnde Durchdringung, Porosität und Fehlausrichtung.

Materialien als Langlebigkeitsfaktor

Die Materialauswahl ist der wichtigste Faktor für die Lebensdauer des Schutzrohrs. Die Materialauswahl richtet sich nach der Anwendungstemperatur und dem Prozessmedium.

Verbindung – Der Installationsfaktor

Alle Gewindebohrungen werden aus leicht schweißbaren oder lötbaren Materialien hergestellt. Schweißen und Löten sind wichtig für die Installation, bei der eine Abdichtung erforderlich ist. Das Rohrgewinde sorgt für mechanische Festigkeit und die Schweiß- oder Lötstelle sorgt für die Abdichtung. Flanschbohrungen (außer vom Typ Van Stone) bestehen aus einer Stangenbohrung, die fest mit einem Flansch von höchster Qualität verschweißt ist. Die Standardkonstruktion verwendet eine primäre „J“-Nutschweißung und eine saubere Abrundungsfuge mit abgeschrägter Nut. Diese doppelt geschweißte Konstruktion schließt die Möglichkeit von Spaltkorrosion aus, da weder von innen noch von außen offene Fugen sichtbar sind. Muffenschweißbohrungen sind einfach zu installieren, sie werden einfach an Ort und Stelle geschweißt.

Einstecklänge – Der Genauigkeitsfaktor

Der Abstand von der Spitze der Bohrung bis zur Unterseite des Gewindes oder einer anderen Verbindung wird als Einstecklänge (bezeichnet als „U“) definiert. Für optimale Genauigkeit sollte diese Länge groß genug sein, damit der gesamte temperaturempfindliche Teil des Elements in das zu messende Medium hineinragen kann. Ein ordnungsgemäß installiertes Element: In Flüssigkeiten sollte das Element bis zu seiner empfindlichen Länge plus einem Zoll eingetaucht sein, und in Luft oder Gasen sollte das Element bis zu seiner empfindlichen Länge plus drei Zoll eingetaucht sein.

Bohrungsgröße - Der Austauschbarkeitsfaktor

In fast allen Anlagen werden mehrere Arten von Temperaturmesssensoren verwendet. Die Auswahl eines Standardbohrungsdurchmessers kann für extreme Flexibilität innerhalb der Anlage sorgen. In derselben Bohrung können Thermoelemente, Widerstandsthermometer und Bimetallthermometer untergebracht werden.

Konisch oder gerade – der Geschwindigkeitsbewertungsfaktor

Der konische Schaft bietet eine höhere Steifigkeit bei gleicher Empfindlichkeit. Das höhere Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht verleiht diesen Bohrungen eine höhere Eigenfrequenz als Bohrungen mit geradem Schaft gleicher Länge und ermöglicht so den Betrieb bei höherer Flüssigkeitsgeschwindigkeit.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist das Risiko eines Thermowell-Versagens minimal und erfordert normalerweise keine Frequenzberechnungen. Wenn die folgenden Kriterien erfüllt sind, kann sich der Konstrukteur für die Berechnung der Wellenanforderungen entscheiden.

• Die maximale Flüssigkeitsgeschwindigkeit beträgt weniger als 2,1 ft/s [0,46 m/s].
• Wandstärke bei Stützdurchmesser „A“ minus Bohrungsdurchmesser „b“ ≥ 0,376″ [9,55 mm].
• „L“ Freitragende Länge ≥ 24″ [0,61 m].
• Durchmesser der Stütze „A“ und der Spitze „B“ ≥ 0,5″ [12,7 mm]
• Das Thermowell-Material erfüllt die maximal zulässige Betriebsspannung „S“ ≥ 69 MPa.
• „Sf“-Ermüdungsfestigkeitsgrenze, in der Hochzyklusgrenze ≥ 21 MPa.
• Das Material des Schutzrohrs darf keiner Spannungskorrosion oder Versprödung unterliegen.

Bei Gasen geringer Dichte und einer Scruton-Zahl (Nsc) von >2,5 und einer Reynolds-Zahl von <105 wird die Inline-Resonanz unterdrückt, daher beträgt das akzeptable Verhältnis:
fs<0,8fnc

Wenn ein Schutzrohr die zyklischen Belastungsbedingungen für den Betrieb unter Inline-Resonanzbedingungen besteht, beträgt das akzeptable Verhältnis:
fs<0,8fnc

Wenn ein Schutzrohr die zyklischen Belastungsbedingungen für den Betrieb unter Inline-Resonanzbedingungen nicht erfüllt, ist die Eigenfrequenz des Schutzrohrs hoch genug, um die Anregung der Inline-Resonanz zu begrenzen. Daher ist das akzeptable Verhältnis:
fs<0,8fnc

• Für den Einbau von Temperatursensorbaugruppen in Schutzrohre oder direkt in den Prozess ist die Verwendung einer Art Anschlussstück aus Messing oder Edelstahl erforderlich.
• Zur Armatur gehören verschiedene Gewindeverbindungen, Bajonettverschlüsse (und Adapter) und Flansche.
• Ebenso können verstellbare Flansche zur Sensormontage im Prozess verwendet werden.
• Bajonettverschlüsse ermöglichen eine schnelle Montage an passenden Adaptern im Prozess; diese Technik wird häufig bei Kunststoffmaschinen eingesetzt.
• Buchsen und Sechskantstopfen werden verwendet, wenn die Anpassung oder Entfernung weniger wichtig ist.
• Die Wahl der Armatur kann durch die Notwendigkeit der Druckintegrität oder durch physikalische Größenbeschränkungen bestimmt werden.
• Um eine druckdichte Verbindung zu erreichen, können Klemmverschraubungen und Gewindebuchsen mit kegeligem Gewinde geliefert werden.