1. Die Physik der Wärmeausdehnung
Alle festen Materialien dehnen sich beim Erhitzen aus und ziehen sich beim Abkühlen zusammen. Messing ist keine Ausnahme von dieser Regel. Seine Atome schwingen mit steigender Temperatur stärker. Durch diese erhöhte Bewegung werden die Atome leicht auseinandergedrückt. Die Armatur wächst körperlich in allen Dimensionen. Wenn die Temperatur sinkt, kehrt sich der Prozess um.
2. Der Ausdehnungskoeffizient von Messing
Die Ausdehnungsgeschwindigkeit wird durch eine Materialkonstante definiert. Messing hat einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 19 x 10⁻⁶ pro Grad Celsius. Das bedeutet eine Länge von 1 MeterRohrverschraubung aus Messingwird sich bei jedem Anstieg um 1 Grad um etwa 0,019 mm ausdehnen. Bei einer Temperaturschwankung von 50 Grad entspricht dies einer Dimensionsänderung von etwa 1 mm.
3. Vergleich mit anderen gängigen Materialien
Verschiedene Materialien dehnen sich unterschiedlich schnell aus. Kohlenstoffstahl dehnt sich mit etwa 11-12 x 10⁻⁶/Grad aus. Kupfer dehnt sich mit etwa 17 x 10⁻⁶/Grad aus. Edelstahl (304/316) hat einen Koeffizienten von 16-17 x 10⁻⁶/Grad. Kunststoffe dehnen sich viel schneller aus, bei PVC bei 54 und bei CPVC bei 63 x 10⁻⁶/Grad.
4. Spannung an der Rohr--Fitting-Schnittstelle
Die Armatur und das Rohr bestehen häufig aus unterschiedlichen Metallen. Dadurch entsteht eine unterschiedliche Wärmeausdehnung an der Verbindungsstelle. ARohrverschraubung aus Messingdehnt sich etwas anders aus als ein Kupferrohr. Dieser Unterschied erzeugt an der Verbindungsstelle eine Scherspannung. Durch wiederholte Erwärmungszyklen akkumuliert sich dieser Stress.
5. Auswirkungen auf Gewindeverbindungen
Schraubverbindungen sind am anfälligsten für Temperaturschwankungen. Das Innengewinde dehnt sich beim Erhitzen etwas stärker aus als das Außengewinde, wodurch möglicherweise der Halt gelockert wird. Über viele Hitzezyklen hinweg können Gewinde „laufen“ oder ermüden, was zu Lockerung und schließlich zu Undichtigkeiten führt.
6. Thermische Ermüdung und Mikrorissbildung
Die eigentliche Gefahr liegt in sich wiederholenden Temperaturzyklen. Jeder Zyklus führt zu mikroskopischer Belastung an den empfindlichsten Stellen der Armatur. Mit der Zeit akkumulieren diese Spannungen zu Mikrorissen. Die Risse wachsen mit jedem weiteren Zyklus. Dieser Vorgang wird thermische Ermüdung genannt.
7. Auswirkungen auf Elastomerdichtungen und -verbindungen
Temperaturschwankungen beeinträchtigen nicht-nichtmetallische Dichtungskomponenten direkt. Gummi-O--Ringe und -Dichtungen können sich mit der Zeit zusammendrücken, verhärten oder an Elastizität verlieren. PTFE-Band kann auch durch Temperaturwechsel beeinträchtigt werden. Als dieRohrverschraubung aus MessingWenn sich das Material ausdehnt und zusammenzieht, kann es sein, dass diese Materialien keinen ausreichenden Dichtungsdruck aufrechterhalten.
8. Wechselwirkung von Hitze und Druck
Mit steigender Temperatur steigt auch der Innendruck in einem geschlossenen System. Wasser dehnt sich beim Erhitzen deutlich aus. Höhere Temperaturen verringern die Festigkeit von Messing und erhöhen gleichzeitig den Systemdruck. ARohrverschraubung aus Messingausgelegt für 150 psi bei Raumtemperatur, verträgt möglicherweise nur 100 psi bei 200 Grad F.
9. Die 150-Grad-F-Druckminderungsregel
Industrienormen legen bestimmte Temperaturgrenzen fest. Für 125-Pfund-Messingarmaturen gilt der Flüssigkeitsdruck von 200 psi nur, wenn die Temperaturen 150 Grad F nicht überschreiten. Bei 250-Pfund-Armaturen erfordert die 400-psi-Bewertung außerdem, dass die Temperatur unter 150 Grad Fahrenheit (150 Grad Fahrenheit) gehalten wird. Das Überschreiten dieser Temperatur erfordert eine Druckreduzierung.
10. Leistungsprobleme bei niedrigen-Temperaturen
Kalte Temperaturen stellen unterschiedliche Herausforderungen dar. Messing kann bei großer Kälte spröde werden. MancheRohrverbindungsstücke aus Messinghaben eine Mindestarbeitstemperatur von -65 Grad F (-54 Grad). Andere Designs sind bis -50 Grad ausgelegt. Unterhalb dieser Schwellenwerte sinkt die Schlagfestigkeit deutlich.
11. Differenzielle Expansion in gemischten Systemen
Systeme mit gemischten-Materialien sind zusätzlicher Belastung ausgesetzt. ARohrverschraubung aus MessingBei Anschluss an ein Kunststoffrohr entsteht ein erheblicher Ausdehnungsunterschied. Der Kunststoff dehnt sich fast dreimal stärker aus als Messing. Dieses Differential zieht und drückt auf die Verbindung. Ohne Dehnungsschlaufen oder flexible Verbindungen ist ein Verbindungsversagen wahrscheinlich.
12. Umgang mit thermischen Effekten im Systemdesign
Das richtige Systemdesign berücksichtigt temperaturbedingte Bewegungen. Installieren Sie Dehnungsschleifen oder U-Bögen in langen Rohrstrecken. Verwenden Sie gegebenenfalls flexible Anschlüsse. Berücksichtigen Sie die Bewegung der Rohrhalterungen. Wählen Sie qualitativ hochwertige-geschmiedete ProdukteRohrverbindungsstücke aus MessingÜbergossene Beschläge für bessere Ermüdungsbeständigkeit. Vermeiden Sie ein zu festes-Anziehen der Schraubverbindungen. Tragen Sie ein geeignetes Gewindedichtmittel auf, das für Temperaturwechsel geeignet ist. Bei korrekter Installation bleiben Messingarmaturen über den gesamten Nenntemperaturbereich hinweg äußerst zuverlässig.
