Egy fémmegmunkáló műhely öt hónapos szolgálat után kihúzott egy PTFE merülőfűtőt egy lúgos tisztítótartályból. A köpeny felületét kemény, üveges film borította, amely ellenállt a híg savval történő eltávolításnak. A karbantartó csapatnak vésővel kellett leszakítania a fóliát, amely több helyen is kimarta a PTFE-t. A film nem közönséges kalcium-karbonát vízkő volt. Szilikát üveg volt, amely ráolvadt a fűtőfelületre.
A szilikát üvegfóliák a PTFE merülő fűtőberendezéseken található legmakacsabb lerakódások közé tartoznak. Lúgos tisztítófürdőkben keletkeznek, amelyek nátrium-szilikátot tartalmaznak, amely pufferelésre, korróziógátlásra és szennyeződés-szuszpendálásra általánosan használt adalék. A szilikát forró felületeken polimerizálódik, és üvegszerű réteget képez, amely kémiailag kötődik a PTFE-hez.
Miért képződnek szilikát filmek a forró felületeken?
A nátrium-szilikát nátrium-oxid és szilícium-dioxid keveréke. Oldatban szilikátionként létezik. Amikor az oldat forró felülettel érintkezik, a szilikát polimerizálja-a szilikát ionok összekapcsolódnak, és hosszú láncokat és hálózatokat alkotnak. A polimerizációt a hőmérséklet és a víz elpárolgása hajtja végre a forró felületen.
A polimerizált szilikát kemény, kémiailag ellenálló és a felülethez szorosan kötődő filmet képez. A film a szilikátlerakódások növekedésével nő. Idővel vastagabbá és üvegesebbé válik-. A karbonát lerakódástól eltérően, amely mechanikus reteszeléssel tapad, a szilikát filmek kémiailag kötődnek a PTFE felületéhez.
| Szilikát koncentráció | A fürdő hőmérséklete | A burkolat felületi hőmérséklete | Filmképződési sebesség | Idő 1 mm-es filmig |
|---|---|---|---|---|
| 1–2% | 60 fok | 75 fok | Alacsony | 6-12 hónap |
| 2–4% | 70 fok | 85 fok | Mérsékelt | 3-6 hónap |
| 4–6% | 75 fok | 95 fok | Magas | 6-12 hét |
| >6% | 80 fok | 105 fok + | Nagyon magas | 3-6 hét |
A szilikátréteg képződési sebessége a koncentráció és a burkolat hőmérsékletének függvényében
Miért károsabbak a szilikát fóliák, mint a karbonát lerakódások?
A karbonát vízkő viszonylag puha és porózus. Mechanikus reteszeléssel és gyenge van der Waals erőkkel tapad. A híg sav feloldja, és az alatta lévő PTFE felület általában sértetlen.
A szilikát fóliák különbözőek. Kemények, sűrűek és kémiailag kötődnek a PTFE-hez. A szilikát hálózat kovalens kötéseket képez a polimer felületével. A film savban nem oldódik. Lúgos tisztítást vagy mechanikus eltávolítást igényel.
A mechanikus eltávolítás-kaparás, vésés vagy szemcseszórás-károsítja a PTFE-t, és gócképző helyeket hoz létre a jövőbeni filmképződéshez. A sérült területek jobban érzékenyek a szilikát kötésre, mint az eredeti sima felület.
A burkolat felületi hőmérsékletének szerepe
A szilikát polimerizációs sebessége a hőmérséklettel nő. Minden 10 fokos emelkedés nagyjából megduplázza az arányt. A 95 fokos felületi hőmérsékleten működő fűtőtest kétszer olyan gyorsan képez szilikát filmet, mint egy 85 fokos.
A felületi hőmérséklet a wattsűrűségtől és az áramlási viszonyoktól függ. Egy mérsékelten kevert fürdőben 1,4 W/cm² teljesítménnyel működő fűtőtest felületi hőmérséklete 15-20 fokkal az ömlesztett feletti hőmérséklet lehet. A 0,9 W/cm² teljesítményű fűtőtest felületi hőmérséklete csak 10-12 fokkal haladhatja meg a tömböt. Az alacsonyabb wattsűrűség csökkenti a felületi hőmérsékletet és lassítja a filmképződést.
Szilikát film képződés megelőzése
A leghatékonyabb megelőzés a burkolat felületi hőmérsékletének csökkentése. Az alacsonyabb wattsűrűség hűvösebben tartja a felületet és lelassítja a polimerizációs sebességet. Egy 0,9 W/cm²-en működő fűtőtestnek kétszer annyi időbe telhet, hogy 1 mm-es filmet képezzen, mint egy 1,4 W/cm²-nél.
A polírozott felület csökkenti a szilikát film tapadási szilárdságát. A sima felület kevesebb magképző helyet és kevesebb mechanikai reteszelést biztosít. A polírozott felületek a normál felületekhez képest 30-50%-kal meghosszabbítják a tisztítási intervallumot.
A rendszeres tisztítás eltávolítja a filmréteget, mielőtt az megvastagodna és makacs lesz. A vékony filmet könnyebb eltávolítani, mint a vastagot. A tisztítási intervallumnak az ellenőrzési eredményeken kell alapulnia, nem pedig egy rögzített naptáron.
| Megelőzési intézkedés | Hatás a filmképződésre | Végrehajtás |
|---|---|---|
| Alacsonyabb wattsűrűség, 0,9 W/cm² | Lassabb polimerizáció | Fűtőberendezés kialakítása |
| Polírozott felület | Csökkentett tapadás | Fűtés befejezése |
| Rendszeres tisztítás | Megakadályozza a vastag filmréteget | Karbantartási ütemterv |
| Csökkentett szilikát koncentráció | Alacsonyabb lerakódási sebesség | A fürdő kémiai szabályozása |
Megelőző intézkedések a szilikátréteg kialakulására lúgos tisztítószerekben
Szilikát fóliák tisztítása a fűtőelem károsítása nélkül
A szilikát filmek nem oldódnak fel savban. Lúgos tisztítást vagy mechanikus eltávolítást igényelnek.
Egy lúgos tisztítóoldat, -jellemzően 5–10%-os nátrium-hidroxid 50–60 fokos hőmérsékleten -lágyíthatja a szilikátréteget, és lehetővé teszi, hogy lekeféljük. A tisztítóoldatot keringetni vagy fel kell keverni, hogy ne érintkezzen a filmmel. A fűtőtestet a tisztítás után ellenőrizni kell, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a fóliát eltávolították.
A mechanikus eltávolításnak az utolsó lehetőségnek kell lennie. Ha mechanikus eltávolításra van szükség, használjon műanyag kaparót vagy puha kefét. Ne használjon drótkefét, fémkaparót vagy csiszolópárnát, mert ezek károsíthatják a PTFE-t.
Amikor a szilikátfólia specifikációs problémát jelez
A rendszeres tisztítás ellenére vastag szilikátréteget képező fűtőtest azt jelzi, hogy a fűtőberendezés a fürdő kémiájához képest túl magas wattsűrűséggel működik. Egy egyedi PTFE merülő fűtőberendezés kisebb wattsűrűséggel, polírozott felülettel és nagyobb felülettel kezeli a szilikátlerakódás kiváltó okát. A specifikációs eljárás megköveteli a fürdő kémiáját, a szilikát koncentrációt, az üzemi hőmérsékletet és a szükséges teljesítményt. A szilikát-tartalmú lúgos tisztítószerekkel rendelkező létesítményeknél ez az alkalmazás--specifikus megközelítés csökkenti a filmréteg képződését és meghosszabbítja a fűtőelem élettartamát.
