Egy vegyi üzem öt hónapos üzemidő után húzott ki egy PTFE merülőmelegítőt 30%-os salétromsav fürdőből 85 fokon. A fűtőfelületen finom, egymást metsző repedések-egy őrült mintázat- láthatók a teljes fűtött részen. A PTFE keménynek és törékenynek érezte magát, nem pedig puha és rugalmas, mint kellene. A szigetelési ellenállás 500 MΩ-ról 30 MΩ-ra csökkent. A salétromsav oxidálta a polimert, ami rideggé tette a felületet és megrepedt.
A forró salétromsav az egyik legagresszívebb PTFE oxidáló sav. Mérsékelt hőmérsékleten az oxidációs sebesség lassú, és a PTFE rugalmas marad. Magasabb hőmérsékleten -80 fok felett - az oxidáció sebessége felgyorsul, és a polimer felülete elkezd lebomlani. A polimer láncok elszakadnak, a felület kemény és törékennyé válik.
Hogyan töri el a salétromsav a PTFE-t
A salétromsav oxidálja a PTFE-t a láncvégeken és a polimer szerkezeti hibáinál. Az oxidáció karbonil-fluoridot és más oxidált anyagokat hoz létre, amelyek megszakítják a polimer láncot. A láncvágás csökkenti a polimer molekulatömegét és mechanikai szilárdságát.
Az oxidált felületi réteg eltérő tulajdonságokkal rendelkezik, mint az ömlesztett polimer. Keményebb, törékenyebb és kevésbé rugalmas. Amikor a fűtőberendezés termikusan működik, a rideg felület nem képes ellenállni a terhelésnek. Megreped.
| Salétromsav koncentráció | Hőmérséklet | Oxidációs ráta | A felületi keményedés ideje | Ideje feltörni |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 fok | Nagyon alacsony | >36 hónap | >48 hónap |
| 20% | 70 fok | Alacsony | 18-30 hónap | 24-36 hónap |
| 30% | 80 fok | Mérsékelt | 8-14 hónap | 12-20 hónap |
| 40% | 85 fok | Magas | 4-8 hónap | 6-12 hónap |
| 50% | 90 fok | Nagyon magas | 2-4 hónap | 3-8 hónap |
A salétromsav koncentrációja és a hőmérséklet hatása a PTFE ridegségére
Miért alkotnak a repedések őrült mintát?
A repedezett mintázat-finom, egymást metsző repedések-a hajlékony hordozón lévő rideg felületi rétegre jellemző. Amikor a fűtőberendezés felmelegszik, a fémburkolat kitágul, és a rideg felületi rétegnek meg kell nyúlnia, hogy alkalmazkodjon a táguláshoz. Ha a felületi réteg nem tud megnyúlni, akkor megreped. A repedések véletlenszerűen alakulnak ki, mert a felületi réteg egyenletes és a feszültség eloszlik.
A repedés mintázata eltér a termikus kifáradás vagy mechanikai sérülés okozta repedésektől. A termikus kifáradás miatti repedések általában a feszültségi pontokon koncentrálódnak. A mechanikai sérülések repedései lokalizáltak. Az őrült repedések a teljes érintett felületen eloszlanak.
Miért különösen igényes a forró salétromsav szolgáltatás?
A salétromsav oxidáló sav. Az oxidációs potenciál a koncentrációval és a hőmérséklettel nő. 85 fokos és 30%-os koncentrációnál az oxidációs sebesség elég magas ahhoz, hogy a PTFE felület hónapokon belül rideggé váljon.
A salétromsav a PTFE-t is áthatja. A permeáció sebessége a hőmérséklettel nő. A belső szigetelést elérő sav csökkenti a szigetelési ellenállást. A felületi ridegség és a belső permeáció kombinációja a fűtőelem gyorsabb meghibásodását okozza, mint bármelyik mechanizmus önmagában.
Forró salétromsavban a felület ridegségének megelőzése
A leghatékonyabb megelőzés a felületi hőmérséklet csökkentése. Az alacsonyabb wattsűrűség-0,8–1,0 W/cm²-ben tartja a felületi hőmérsékletet egy olyan tartományban, ahol az oxidációs sebesség alacsony. A 0,9 W/cm²-es fűtőtest 10–15 fokkal hűvösebben működhet, mint az 1,4 W/cm²-es, ami megkétszerezheti a felületi keményedés idejét.
A vastagabb PTFE bevonat több anyagot biztosít az oxidáció elnyeléséhez. Az oxidált felületi réteg feláldozható. A vastagabb bevonat több polimert tartalmaz az oxidált réteg alatt, így a fűtőberendezés tovább megőrzi záró tulajdonságait.
A rövidebb szervizintervallum az ellenőrzéshez és a cseréhez praktikus megközelítés. Forró salétromsavas üzemben a fűtőtestet 2-3 havonta ellenőrizni kell. Ha felületi keményedést észlel, a fűtőtestet ki kell cserélni, mielőtt a repedések behatolnának a bevonatba.
| Megelőzési intézkedés | Hatás a ridegségre | Végrehajtás |
|---|---|---|
| Alacsonyabb wattsűrűség, 0,8-1,0 W/cm² | Lassabb oxidáció | Fűtőberendezés kialakítása |
| Vastagabb bevonat, 2,5-3,0 mm | Több áldozati anyag | Bevonási folyamat |
| Rövidebb ellenőrzési intervallum | Korai felismerés | Karbantartási ütemterv |
| Csökkentett hőmérséklet | Alacsonyabb oxidációs ráta | Folyamatvezérlés |
Megelőző intézkedések forró salétromsavban előforduló felületi ridegség ellen
Amikor a felület ridegsége tervezési problémát jelez
Az alacsony wattsűrűség és a vastag bevonat ellenére rideg és megrepedő fűtőtest azt jelzi, hogy a fűtőtest anyaga vagy kialakítása nem alkalmas a forró salétromsav szolgáltatásra. A nagyon alacsony wattsűrűséggel, vastag bevonattal és hőmérsékletálló polimer minőséggel rendelkező egyedi PTFE merülőfűtő-konfiguráció a ridegedés kiváltó okát kezeli. A specifikációs folyamat megköveteli a salétromsav-koncentrációt, az üzemi hőmérsékletet és a szükséges teljesítményt. Forró salétromsavas fürdővel rendelkező létesítményeknél ez az alkalmazás--specifikus megközelítés csökkenti a felület ridegségét és meghosszabbítja a fűtőelem élettartamát.
