Egy galvanizáló műhely mérnöke 25 fokos kénsavas eloxálófürdőhöz PTFE merülő fűtőtestet javasolt. Az eladó korróziós diagramja szerint a PTFE „kiváló” minden kénsav koncentrációban és hőmérsékleten. A mérnök megrendelte a fűtőtestet, beszerelte, és három évig jól működött. Egy másik mérnök, aki egy másik tartály fűtőberendezését határozta meg, ugyanazt a táblázatot használta, és ugyanazt a fűtőberendezést rendelt 50%-os kénsavas fürdőhöz 90 fokos hőmérsékleten. A fűtés nyolc hónap alatt meghibásodott. A táblázat azt írta, hogy "kiváló". A valóság árnyaltabb volt.
A korróziós diagramok hasznos eszközök, de gyakran túlságosan leegyszerűsítettek. Az anyagokat kiválónak, jónak, tisztességesnek vagy nem ajánlottnak minősítik széles koncentráció- és hőmérséklet-tartományban. A PTFE nem bomlik le a hagyományos értelemben vett kénsavban-nem oldódik és nem korrodálódik. De áthatol, és az áthatolási sebesség a koncentrációtól és a hőmérséklettől függ. Egy diagram, amely a PTFE-t "kiválónak" minősíti a teljes kénsav spektrumban, figyelmen kívül hagyja a permeációs útvonalat, amely korlátozza az élettartamot magas hőmérsékleten.
Hogyan olvassunk el helyesen egy korróziós diagramot
A korróziós diagram kiindulópont, nem specifikáció. Megmondja, hogy egy anyag kémiailag kompatibilis-e a kémiával széleskörű feltételek mellett. Nem mondja meg, mennyi ideig fog tartani az anyag, mi az áteresztési arány, vagy mi lesz a meghibásodási mechanizmus.
A kénsavban lévő PTFE esetében a diagramot a hőmérséklet figyelembevételével kell értelmezni. Szobahőmérsékleten és mérsékelt koncentrációban a PTFE lényegében inert. Magasabb hőmérsékleten a permeáció válik a korlátozó tényezővé. A diagram továbbra is „kiváló”, mert a polimer nem oldódik, de az élettartamot korlátozhatja a nedvesség behatolása és a szigetelés meghibásodása.
| Kénsav koncentráció | Hőmérséklet | PTFE kémiai ellenállás | Permeation Rate | Várható élettartam |
|---|---|---|---|---|
| 10–30% | 25-50 fok | Kiváló | Nagyon alacsony | 5-10 év |
| 10–30% | 60-80 fok | Kiváló | Alacsony | 3-6 év |
| 30–50% | 25-50 fok | Kiváló | Alacsony | 4-8 év |
| 30–50% | 60-80 fok | Kiváló | Mérsékelt | 2-4 év |
| 50–70% | 25-50 fok | Kiváló | Mérsékelt | 3-5 év |
| 50–70% | 60-90 fok | Kiváló | Magas | 1-3 év |
| >70% | 25-50 fok | Kiváló | Közepes – Magas | 2-4 év |
| >70% | 60-90 fok | Kiváló | Nagyon magas | 6-18 hónap |
A PTFE áteresztése és élettartama kénsavban koncentráció és hőmérséklet alapján
A kénsav permeációs mechanizmusa
A kénsav áthatja a PTFE-t, miközben a víz és a savmolekulák átdiffundálnak a polimer mátrixon. Az arány a hőmérséklettől, a koncentrációtól és a burkolat vastagságától függ. Alacsony hőmérsékleten és koncentrációban az áthatolási sebesség elég lassú ahhoz, hogy a fűtőberendezés évekig kitartson. Magas hőmérsékleten és koncentrációban a sebesség felgyorsul, és a nedvesség hónapokon belül eléri a MgO szigetelést.
A permeáció mértéke nagyjából megduplázódik minden 10 fokos hőmérséklet-emelkedés esetén. A savkoncentrációval is növekszik, bár a kapcsolat nem lineáris. 50%-os koncentrációnál az áteresztési sebesség kétszer-háromszor nagyobb lehet, mint 20%-nál ugyanazon a hőmérsékleten.
A köpeny vastagsága biztosítja a diffúziós út hosszát. A 2,5 mm-es hüvely áthatolása hosszabb ideig tart, mint az 1,5 mm-es tok. De a vastagabb burkolat a burkolat hőmérsékletét is növeli a hőellenállás hozzáadásával, ami növeli az áteresztési sebességet. Az optimális vastagság kiegyensúlyozza ezeket a hatásokat.
Amit a diagram nem árul el
A korróziós diagram nem mondja meg:
A permeációs sebesség az Ön meghatározott hőmérsékletén és koncentrációján
Az alkalmazás várható élettartama
A köpeny vastagságának hatása a permeációra
A wattsűrűség hatása a burkolat hőmérsékletére és a permeációra
Az áramlási viszonyok hatása a hőátadásra és a burkolat hőmérsékletére
Ezek a tényezők határozzák meg, hogy a PTFE fűtőberendezés két vagy tíz évig tart-e. A diagram egy szűrőeszköz. A specifikáció részletesebb elemzést igényel.
Gyakorlati kiválasztási lépések a kénsav szolgáltatáshoz
Határozza meg a fürdő tényleges koncentrációját és hőmérséklet-tartományát. A normál működés során előforduló legmagasabb koncentrációt és hőmérsékletet használja, ne az átlagot.
A hőmérséklet és a koncentráció alapján becsülje meg a permeációs sebességet. Ha a várható élettartam kevesebb, mint három év, vegye figyelembe az alacsonyabb wattsűrűséget, vastagabb burkolatot vagy más anyagot.
Számítsa ki a szükséges felületet a wattból és a biztonságos wattsűrűségből. A 60–80 fokos kénsavban az 1,0–1,2 W/cm² wattsűrűség olyan tartományban tartja a burkolat hőmérsékletét, amely korlátozza a permeációt.
Vegye figyelembe a burkolat vastagságát. A 2,0–2,5 mm-es hüvely hosszabb áthatolási utat biztosít, de növeli a hőállóságot. Az 1,5–2,0 mm-es burkolat csökkenti a hőellenállást, de lerövidíti az áthatolási utat. Az optimális a hőmérséklettől és a szükséges élettartamtól függ.
A telepítés után ellenőrizze a szigetelési ellenállást. A hónapok alatti fokozatos csökkenés a permeáció előrehaladását jelzi. A stabil leolvasás azt jelzi, hogy a fűtőelem a biztonságos határokon belül működik.
| Kiválasztási paraméter | Alacsony-idejű szolgáltatás (<50°C) | Mérsékelt -hőmérsékletű szolgáltatás (50–70 fok) | Magas{0}}hőmérsékletű szolgáltatás (70–90 fok) |
|---|---|---|---|
| Watt sűrűség | 1,4–1,6 W/cm² | 1,0–1,3 W/cm² | 0,8–1,0 W/cm² |
| A köpeny vastagsága | 1,5-2,0 mm | 2,0-2,5 mm | 2,5-3,0 mm |
| 5 kW-os felület | 3100–3600 cm² | 3800–5000 cm² | 5000–6250 cm² |
| Várható élettartam | 5-10 év | 3-5 év | 1,5-3 év |
A PTFE merülő fűtőberendezés specifikációs paraméterei a kénsav szolgáltatáshoz
Amikor a táblázat azt mondja, hogy "Kiváló", de a fűtés nem működik
A kénsavas üzemben idő előtt meghibásodó fűtőelemeket a táblázat besorolása ellenére általában az áteresztés korlátozza, nem pedig a vegyi hatás. A polimer sértetlen. A szigetelési ellenállás csökkent. A hiba elektromos, nem vegyi eredetű.
A megoldás a permeáció sebességének csökkentése a burkolat hőmérsékletének csökkentésével, a burkolat vastagságának növelésével vagy mindkettővel. Az alacsonyabb wattsűrűség csökkenti a burkolat hőmérsékletét. A vastagabb burkolat növeli a behatolási utat. Együtt meghosszabbítják azt az időt, amíg a nedvesség eléri az MgO-t.
Az egyedi PTFE merülőfűtő-konfiguráció alacsony watt-sűrűséggel, vastag burkolatokkal és nagy felülettel alkalmas a magas-hőmérsékletű kénsav szolgáltatásra, ahol a hagyományos fűtőelemek idő előtt meghibásodnak. A specifikációs folyamat megköveteli a savkoncentrációt, az üzemi hőmérsékletet, a tartály méreteit és a szükséges teljesítményt.
