Az elfelejtett korróziós zóna
A technológiai tartályok három korróziós zónát tartalmaznak: a teljesen elmerült zónát, a folyadék feletti gőzteret és a levegő{0}}folyadék határfelületén lévő fröccsenő zónát. A hőcserélő kialakítása szinte teljes mértékben a bemerített zónára összpontosít,{2}}a technológiai folyadék kémiájára, hőmérsékletére és áramlási viszonyaira. A gőztérről feltételezzük, hogy jóindulatú. Nem az.
Forró savas fürdő felett a levegő savköddel és vízgőzzel telítődik. A hidegebb felületeken kondenzáció tömény savcseppeket hoz létre. Az oxigén bőséges,-ellentétben a merülő zónával, ahol az oldott oxigén korlátozott. A magas oxigéntartalom, a kondenzáló sav és az ingadozó hőmérséklet kombinációja korrozívabb környezetet hoz létre, mint maga a fürdő. A hőcserélő-gőzellátó csövek, a kondenzvíz-visszavezető vezetékek, a tartókonzolok és a merülőtekercsek felső részei-nem bemerített részei- kívülről korrodálódnak, miközben a bemerített részek sértetlenek maradnak.
A PTFE ugyanazon okból immunis a gőz{0}}fázisú savtámadásra, mint a folyékony-fázisú támadásra: a szén-fluorkötés nem oxidálható, hidrolizálható vagy más módon nem reagálhat semmilyen savkoncentrációnál sem folyadék, sem gőz formájában.
A gőzfázisú{0}}korróziós mechanizmus fémeken
A sósav- vagy kénsavfürdő feletti gőzzónában lévő rozsdamentes acél a merülőkorróziótól alapvetően eltérő mechanizmussal korrodál. A fürdőben a fémfelület folyamatosan nedvesedik. A korrózió sebességét korlátozza a reagensek diffúziója a folyadékfilmen keresztül. A gőzzónában a felület nedves és száraz között körkörösen mozog, miközben kondenzáció képződik és elpárolog.
A nedves fázis során a kondenzátumban oldott savas köd megtámadja a passzív filmet. A kondenzátum savkoncentrációja meghaladhatja a fürdő koncentrációját, mert a víz elsősorban elpárolog, és koncentrált savcseppeket hagy maga után. A száraz fázis során a savmaradék kikristályosodik. A kristályok higroszkóposak-a következő párás időszakban felszívják a levegőből a nedvességet, és újra-koncentrált savat képeznek a kristály-fém határfelületén.
A nedves-száraz ciklus és a koncentráló hatás 2-5-ször nagyobb helyi korróziós sebességet hoz létre, mint a folyamatos merülési sebesség. A fröccsenő zóna, ahol a keverésből vagy a munkadarab mozgásából származó folyadékcseppek szakaszosan nedvesítik a felületet, még agresszívebb. Ez az oka annak, hogy a fém fűtőtestek gyakran először a levegő-folyadék határfelületen hibáznak.
| Gőzzóna korróziós paraméter | Rozsdamentes acél 316L | Titán 2. fokozat | PTFE |
|---|---|---|---|
| Korróziós sebesség a gőzzónában a bemerült zónához képest | 2-5× | 1.5-3× | 1,0× (mindkettőben nulla) |
| Kondenzátum savkoncentráció vs. fürdő | 1,2-2,0× (párolgási hatás) | Azonos | Nincs hatás |
| Nedves{0}}száraz kerékpározás okozta károk | Súlyos (passzív filmtörés) | Mérsékelt | Egyik sem |
| Splash zóna támadás | Szigorú | Mérsékelt | Egyik sem |
| Külső felület állapota 1 év után | Gödrös, rozsdafoltos- | Maratott, elszíneződött | Változatlan |
| Védőbevonat követelmény | Gyakran szükséges (epoxi, csomagolás) | Néha szükséges | Nem kötelező |
A PTFE immunitás alapja
A PTFE nem támaszkodik passzív filmre. Korrózióállósága a molekulaszerkezet velejárója. A szén-fluor kötés disszociációs energiája körülbelül 485 kJ/mol meghaladja a gőzzónában jelenlévő hőmérsékleten (jellemzően 30-70 fok) bármely savas kondenzációs reakcióból származó energiát. A savmolekulák, akár folyékony cseppek, akár gőz formájában, olyan felülettel találkoznak, amelyen nincs reakcióút.
A PTFE hidrofób természete további védőmechanizmust biztosít. A kondenzálódó savcseppek inkább gyöngyöznek a felületen, nem pedig nedvesítik azt. Ahelyett, hogy folytonos vezető filmet alkotnának, különálló cseppekként legördülnek vagy elpárolognak. A fém passzív fóliákat megsemmisítő nedves-száraz kerékpározás nincs hatással a PTFE-re, mert nincs megsemmisíthető film.
A teljes hőcserélő -merített csövek, csővezetékek, külső csőcsatlakozások és tartókeret- PTFE-ből vagy megfelelő fluorpolimer alkatrészekből készülhetnek, így teljes védettséget biztosítanak mindhárom korróziós zónában.
A fűtőberendezés élettartamának gyakorlati következményei
A fémes fűtőtestek gőzzónájának korróziója{0}} gyakran meghatározza a teljes élettartamot. Egy titán tekercs, amely a merülési korróziós sebesség alapján 5 évig bírná, 2-3 éven belül meghibásodhat a vízvonalon lévő külső lyukak miatt. A hiba nem várt, mert a bemerített részek sértetlennek tűnnek az ellenőrzés során. A külső támadás a folyadékszint felett van elrejtve, és csak a tartály leürítésekor látható.
A PTFE hőcserélőknek nincs rejtett hibazónája. A hőcserélő minden alkatrésze, akár bemerülve, akár szabadon, azonos kémiai immunitással rendelkezik. Az élettartamot nem egy figyelmen kívül hagyott külső korróziós mechanizmus, hanem a legigényesebb zóna-a gőznyomás alatti vízbe merített szakasz- határozza meg.
Összegzés
A PTFE hőcserélők túlélik a folyadékszint feletti kevert savgőzök hatását, mivel a fluorpolimer korrózióállósága egyformán kiterjed a folyadék- és gőzfázisokra is. Ellentétben a rozsdamentes acéllal és a titánnal, amelyek a kondenzálódó sav és a nedves{1}}száraz ciklus miatt felgyorsult külső támadásnak vannak kitéve a gőzzónában, a PTFE nincs hatással. A teljes hőcserélő -merített, gőznek kitett- és fröccsenő zóna- azonos kémiai tehetetlenséggel rendelkezik.
A gőzfázisú-korrózió kiküszöbölése megszünteti a rejtett hibamechanizmust, amely gyakran meghatározza a fémes fűtőtestek élettartamát. A PTFE hőcserélőknek nincs "elfelejtett zónájuk", ahol a külső támadások váratlanul lerövidíthetik a berendezés élettartamát.
Mérnöki támogatás a PTFE hőcserélő specifikációjához rosszul szellőző vagy agresszív gőzkörnyezetben a fürdő kémiai adatainak, az üzemi hőmérsékletnek, a tartály szellőztetési tervének és a jelenlegi fűtőberendezéseken előforduló külső korróziónak a benyújtásával érhető el.
