1. ฟิสิกส์ของการขยายตัวทางความร้อน
วัสดุที่เป็นของแข็งทั้งหมดจะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนและหดตัวเมื่อเย็นลง ทองเหลืองก็ไม่มีข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้ อะตอมของมันสั่นสะเทือนอย่างแรงมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การเคลื่อนไหวที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้อะตอมแตกออกจากกันเล็กน้อย ฟิตติ้งจะเติบโตในทุกมิติ เมื่ออุณหภูมิลดลง กระบวนการจะกลับกัน
2. ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของทองเหลือง
อัตราการขยายตัวถูกกำหนดโดยค่าคงที่ของวัสดุ ทองเหลืองมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนเชิงเส้นประมาณ 19 x 10⁶⁶ ต่อองศาเซลเซียส แปลว่า ยาว 1 เมตรข้อต่อท่อทองเหลืองจะขยายตัวประมาณ 0.019 มม. เพิ่มขึ้นทุกๆ 1 องศา การแกว่งของอุณหภูมิเกิน 50 องศา จะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงมิติประมาณ 1 มม.
3. การเปรียบเทียบกับวัสดุทั่วไปอื่นๆ
วัสดุที่แตกต่างกันจะขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกัน เหล็กคาร์บอนขยายตัวประมาณ 11-12 x 10⁻⁶/ องศา ทองแดงจะขยายตัวประมาณ 17 x 10⁻⁶/ องศา สแตนเลส (304/316) มีค่าสัมประสิทธิ์ 16-17 x 10⁻⁶/ องศา พลาสติกขยายตัวเร็วขึ้นมาก โดยมี PVC ที่ 54 และ CPVC ที่ 63 x 10⁶/ องศา
4. ความเค้นที่ท่อ-ส่วนต่อประสานการติดตั้ง
ข้อต่อและท่อมักเป็นโลหะต่างกัน สิ่งนี้จะสร้างการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันที่ข้อต่อ กข้อต่อท่อทองเหลืองขยายตัวในอัตราที่แตกต่างจากท่อทองแดงเล็กน้อย ความแตกต่างนี้ทำให้เกิดแรงเฉือนที่จุดเชื่อมต่อ รอบการให้ความร้อนซ้ำๆ ทำให้เกิดความเครียดสะสม
5. ผลกระทบต่อการเชื่อมต่อแบบเธรด
ข้อต่อแบบเกลียวมีความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมากที่สุด เกลียวตัวเมียจะขยายตัวมากกว่าเกลียวตัวผู้เล็กน้อยในระหว่างการทำความร้อน ซึ่งอาจทำให้ด้ามจับคลายตัวได้ ในรอบความร้อนหลายๆ รอบ ด้ายสามารถ "เดิน" หรือเกิดความเมื่อยล้า ทำให้เกิดการคลายตัวและรั่วในที่สุด
6. ความล้าจากความร้อนและการแตกร้าวระดับไมโคร-
อันตรายที่แท้จริงอยู่ที่วงจรอุณหภูมิซ้ำๆ แต่ละรอบจะทำให้เกิดความเค้นในระดับจุลภาคที่จุดที่เปราะบางที่สุดของข้อต่อ เมื่อเวลาผ่านไป ความเครียดเหล่านี้จะสะสมเป็นรอยแตกขนาดจิ๋ว- รอยแตกจะขยายใหญ่ขึ้นตามแต่ละรอบที่เพิ่มขึ้น กระบวนการนี้เรียกว่าความล้าจากความร้อน
7. ผลกระทบต่อซีลและข้อต่ออีลาสโตเมอร์
ความผันผวนของอุณหภูมิจะทำให้ส่วนประกอบการซีลที่ไม่ใช่โลหะ-เสื่อมลงโดยตรง แหวนยางโอ-และปะเก็นอาจบีบอัด แข็งตัว หรือสูญเสียความยืดหยุ่นเมื่อเวลาผ่านไป เทป PTFE อาจได้รับผลกระทบจากการหมุนเวียนด้วยความร้อน ในฐานะที่เป็นข้อต่อท่อทองเหลืองขยายตัวและหดตัว วัสดุเหล่านี้อาจไม่สามารถรักษาความดันในการปิดผนึกที่เพียงพอได้
8. ปฏิกิริยาระหว่างความร้อนและความดัน
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันภายในในระบบปิดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน น้ำจะขยายตัวอย่างมากเมื่อถูกความร้อน อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะลดความแข็งแรงของทองเหลืองในขณะเดียวกันก็เพิ่มแรงดันของระบบไปพร้อมๆ กัน กข้อต่อท่อทองเหลืองพิกัด 150 psi ที่อุณหภูมิห้องอาจรองรับได้เพียง 100 psi ที่ 200 องศา F
9. กฎการลดแรงดัน 150 องศา F
มาตรฐานอุตสาหกรรมกำหนดขีดจำกัดอุณหภูมิเฉพาะ สำหรับข้อต่อทองเหลือง 125 ปอนด์ อัตราของเหลว 200 psi จะใช้เฉพาะเมื่ออุณหภูมิไม่เกิน 150 องศา F สำหรับอุปกรณ์ขนาด 250 ปอนด์ พิกัด 400 psi จะต้องมีอุณหภูมิต่ำกว่า 150 องศา F อุณหภูมิที่สูงเกินนี้จำเป็นต้องมีการลดแรงดัน
10. ปัญหาด้านประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำ-
อุณหภูมิที่หนาวเย็นทำให้เกิดความท้าทายที่แตกต่างกัน ทองเหลืองอาจเปราะได้เมื่อเย็นมาก บางอุปกรณ์ท่อทองเหลืองมีอุณหภูมิในการทำงานขั้นต่ำ -65 องศา F (-54 องศา ) การออกแบบอื่นๆ ได้รับการจัดอันดับลงไปที่ -50 องศา หากต่ำกว่าเกณฑ์เหล่านี้ ความต้านทานต่อแรงกระแทกจะลดลงอย่างมาก
11. การขยายส่วนต่างในระบบผสม
ระบบวัสดุผสม-เผชิญกับความเครียดเพิ่มเติม กข้อต่อท่อทองเหลืองการเชื่อมต่อกับท่อพลาสติกทำให้เกิดการขยายตัวที่ไม่ตรงกันอย่างมาก พลาสติกจะขยายตัวมากกว่าทองเหลืองเกือบสามเท่า ส่วนต่างนี้จะดึงและดันการเชื่อมต่อ หากไม่มีลูปส่วนขยายหรือตัวเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่น ข้อต่ออาจเสียหายได้
12. การจัดการผลกระทบทางความร้อนในการออกแบบระบบ
การออกแบบระบบที่เหมาะสมรองรับการเคลื่อนไหวที่เกิดจากอุณหภูมิ- ติดตั้งส่วนขยายหรือส่วนโค้ง U- ในท่อยาว ใช้ตัวเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่นตามความเหมาะสม อนุญาตให้มีการเคลื่อนย้ายในส่วนรองรับท่อ เลือกการปลอมแปลงคุณภาพสูง-อุปกรณ์ท่อทองเหลืองอุปกรณ์หล่อมากกว่าเพื่อความต้านทานความเหนื่อยล้าที่ดีขึ้น หลีกเลี่ยงการขันเกลียวเกลียวแน่นเกินไป- ใช้น้ำยาซีลเกลียวที่เหมาะสมสำหรับการหมุนเวียนตามความร้อน เมื่อติดตั้งอย่างถูกต้อง ข้อต่อทองเหลืองยังคงมีความน่าเชื่อถือสูงตลอดช่วงอุณหภูมิที่กำหนด
