聂兴臻 李祖荣 黄颜锋 刘奇英（湖北兴发化工集股份有限公司,湖北 宜昌 443007）

聚四氟乙烯(F4，PTFE)具有一系列优良的使用性能：耐高温—长期使用温度200-260度，耐低温—在-100度时仍柔软；耐腐蚀—能耐王水和一切有机溶剂。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。结构式为：CF3(CF2CF2)nCF3。化工生产中广泛应用钢衬聚四氟乙烯（PTFE）管道，而直接影响其使用寿命和性能稳定的因素是温度、压力、介质等。

1 钢衬聚四氟乙烯（F4）管道变形量仿真模拟模型

在钢衬聚四氟乙烯（F4）管道变形量仿真模拟中，长度为200mm，3mm钢管壁厚，内衬2mm聚四氟乙烯（F4），而钢管的直径数据为 32mm、38mm、48mm、57mm、76mm、89mm、108mm、133mm、159mm、219mm、273mm、325mm、377mm、426mm，分析的温度值采用了100-170℃之间，间隔为10℃。分析简化为直接使用聚四氟乙烯管，在管外径曲面上施加X向及Y向位移约束（即在四氟管外表面上施加周向约束，四氟层在长度方向上具有轴向移动）。此模型中主要分析聚四氟乙烯的变形量，为了体现变形的综合值，故在管的一个截面上施加X向、Y向、Z向位移约束（即，四氟层在长度方向上向一侧轴向移动）。

聚四氟乙烯物理性能参数：密度为2200Kg/m3，导热系数为0.256W/m·K，比热为1.05e-5J/kg·K，线膨胀系数为12.8e-5/℃，摩擦系数0.11，泊松比为0.4，初始温度为20℃。

2 聚四氟乙烯仿真分析

在仿真分析中，聚四氟乙烯管内部温度选用100-170℃，聚四氟乙烯管壁厚为2mm，四氟乙烯管对管内液体的对流换热考虑为强制对流，对流换热系数为1000W/(m^2·℃)。

图1、200mmPTFE管道不同温度下管径对应的变形量

采用ANSYS有限元分析软件，利用稳态分析，得出在液体的温度变化范围设置为100、110、120、130、140、150、160、170℃等8个值下的变形量，而聚四氟乙烯管的直径按照模型中给定的14个值进行分析，得出一系列对应的变形数值，利用ori⁃gin7.5建立了分析结果线图（如图1、200mmPTFE管道不同温度下管径对应的变形量所示）。……