A hólyagos felület
Az ütemezett ellenőrzés során a karbantartó személyzet kis hólyagokat-1-3 mm átmérőjű megemelkedett dudorokat észlel a PTFE hőcserélő csövek külső felületén. A buborékok a köteg legforróbb zónájában, a gőzbemenet közelében lévő csövekben koncentrálódnak. Néhány hólyag felszakadt, és sekély kráterek maradtak a cső felszínén.
A hólyagok azonnali aggodalomra adnak okot. Meghibásodnak a csövek? Ez vegyi támadás? Szivárognak a csövek? A válaszok Meg kell érteni a hólyagképződés mechanizmusát, ami nem kémiai támadás, és nem is a nyomáshatár közelgő meghibásodása. Ez egy fizikai jelenség, amelyet a PTFE anyagában lévő nedvességfelvétel és mikroüregek okoznak.
A hólyagok rontják a felület simaságát, és kismértékben csökkenthetik a helyi hőátadást, de ritkán hatolnak át a cső falán vagy szivárgást okoznak. Jelenlétük azonban arra utal, hogy a PTFE anyagminőségére vagy a gőz minőségére lehet figyelni.
A nedvességelnyelés és a mikroüreg-mechanizmus
A PTFE hidrofób. A víz nem nedvesíti a felületet. Magas hőmérsékleten azonban a vízgőz lassan behatol a polimer szerkezetébe. A behatoló vízmolekulák szabad térfogatot foglalnak el a polimer láncok között -ugyanaz a szabad térfogat, amely a PTFE rugalmasságát biztosítja.
Több ezer óra alatt 130-150 fokos hőmérsékleten telített gőzben a víz a PTFE-ben mikroszkopikus üregekben halmozódik fel. Ezek az üregek az anyag velejárói; minden PTFE tartalmaz néhány mikroüreget a gyártás során a szinterezési folyamatból. Ezekben az üregekben a víz egyensúlyban van a külső gőznyomással.
Amikor a hőcserélőt leállítják és lehűtik, a beszorult víz lecsapódik. A folyékony víz térfogata sokkal kisebb, mint az azt előállító gőz térfogata, ami vákuumot hoz létre az űrben. Az űr részben összeomlik. A következő felfűtési ciklusban a folyékony víz ismét gőzzé válik. A gyors térfogatnövekedés -víz gőzzé körülbelül 1600:1 térfogatnövekedés-nyomásimpulzust hoz létre az üregben. Az impulzus megnyújtja a környező polimert.
Számos termikus ciklus során az ismételt tágulási impulzusok növelik az üregeket. A kis üregek nagyobbakká egyesülnek. A növekvő üreg feletti hígított polimer kidudorodik, és látható hólyagot képez. Végül a hólyag fala szakadásig elvékonyodhat, felszabadulhat a rekedt gőz és kráter marad.
1. táblázat: A hólyagképződési tényezők és a megelőzési intézkedések
| Tényező | Hozzájárulás a hólyagképződéshez | Megelőzési intézkedés | Hatékonyság |
|---|---|---|---|
| High steam temperature (>150 fok) | Felgyorsítja a vízáteresztést | Ha a folyamat lehetővé teszi, csökkentse a gőznyomást | Magas |
| Gyakori termikus kerékpározás | Az expanziós impulzusok üregeket növesztenek | Minimalizálja a szükségtelen leállásokat | Mérsékelt |
| Alacsony-minőségű PTFE (magas mikroüreg-tartalom) | Gömbképző helyeket biztosít a hólyagok számára | Adjon meg jó-minőségű, alacsony-üres PTFE gyantát | Magas |
| Gyors felmelegedés{0}}a hidegtől | Maximalizálja a hőtágulási impulzust | Fokozatosan emelje fel a gőz hőmérsékletét | Mérsékelt |
| Nedves gőz (alacsony szárazságú frakció) | Növeli a rendelkezésre álló nedvességet az áteresztéshez | Improve steam separation; ensure >98% szárazság | Magas |
| Thick tube wall (>1,5 mm) | Hosszabb diffúziós út; több vizet zár be | A nyomásértékhez használja a minimális falvastagságot | Mérsékelt |
Minőségi tényezők a PTFE csőgyártásban
A PTFE csövek mikroüreg-tartalma a gyártási folyamattól függ. Paszta- A szinterezési folyamat eltávolítja a kenőanyagot, és a PTFE-részecskéket egy folytonos mátrixmá egyesíti.
A tökéletlen szinterezés maradék mikroüregeket hagy a részlegesen összenőtt részecskék határain. Ezek az üregek a nedvesség felhalmozódásának és a hólyagok kialakulásának előnyben részesített helyei. A kiváló minőségű-PTFE-csövek optimalizált szinterezésen mennek keresztül, hogy minimálisra csökkentsék az üresedést.
Az 1% alatti üregtartalommal rendelkező csövek meghatározása (a sűrűség és a 2,15-2,20 g/cm³ elméleti PTFE sűrűség összehasonlításával mérve) jelentősen csökkenti a hólyagérzékenységet. Ezt a specifikációt a 130 fok feletti PTFE hőcserélők beszerzési dokumentációjában kell szerepeltetni.
A hólyagok megkülönböztetése a vegyi támadástól
A nedvesség felszívódásából származó hólyagok különböznek a kémiai támadástól. A kémiai támadás általában elszíneződést, felületi érdességet vagy egyenletes falvékonyodást okoz. A hólyagok lokalizáltak, színváltozás nélkül. A buborékfóliát körülvevő PTFE mechanikailag szilárd.
Ha kétség merül fel, a hólyagot fel lehet vágni és megvizsgálni. A nedvesség-indukált hólyag tiszta belső üreget mutat sima falakkal. A kémiailag megtámadt területen leromlott anyag, elszíneződés vagy megváltozott mechanikai tulajdonságok láthatók. Ha a hólyagokat ezen jelek bármelyike kíséri, a kémiai kompatibilitást újra- kell értékelni.
Összegzés
A PTFE hőcserélő csöveken a hólyagok a polimeren belüli mikroüregekben felhalmozódó nedvességből származnak, amit a hőciklus során ciklikus gőztágulás követ. A mechanizmus fizikai, nem kémiai. A hólyagok anyagminőségi vagy gőzminőségi problémákat jeleznek, de ritkán vezetnek csőszivárgáshoz.
A megelőzés az alacsony-üreges PTFE-csövek meghatározására, a magas gőzszárazság fenntartására, a szükségtelen hőciklus csökkentésére és a hőmérséklet fokozatos emelésére összpontosít az indítás során. A kiterjedt hólyagosodású csöveket ellenőrizni kell, de nem szükséges azonnali cserét, kivéve, ha a falvastagság a hólyagok helyén a minimum alatt van.
Műszaki ajánlások a buborékfóliák értékelésére és a PTFE anyag specifikációira az üzemi hőmérséklet és nyomás, a gőzminőségi adatok, a ciklus gyakorisága és a csőanyag tanúsítványok benyújtása után érhetők el.
