Az Aqua Regia környezet
A vegyes salétrom--sósav-aqua regia 1:3 HNO₃:HCl-arányban egyike azon kevés kémiai keverékeknek, amelyek képesek feloldani az aranyat és a platinát. Nemesfémek finomítására, félvezető maratására és speciális fémmegmunkálására használják. Az erős oxidálószer (HNO3) és egy komplexképző szer (HCl, Cl⁻) kombinációja szinte minden fémet megtámad.
A platina{0}}borítású nióbium azon kevés fémszerkezetek egyike, amelyek túlélik ezt a környezetet. Egy vékony platina-réteg, jellemzően 0,1-0,25 mm vastag, kohászatilag nióbium hordozóhoz van kötve. A platina korrózióállóságot biztosít. A nióbium szerkezeti szilárdságot és alacsonyabb költséget biztosít, mint a tömör platina. Ez az összetett szerkezet drága, speciális és véges az életben.
A PTFE immunis az aqua regia ellen. Az összehasonlítás egy költséges, véges élettartamú nemesfém kompozit és egy határozatlan kémiai élettartamú olcsó polimer között van.
A platina burkolat meghibásodási mechanizmusa
A platina mérsékelt hőmérsékleten ellenáll az aqua regiának. A burkolat azonban soha nem teljesen folyamatos. A mikroszkopikus tűlyukak, a gyártásból vagy a szervizelésből származó karcolások, valamint a platina-nióbium határfelületén lévő diffúziós zónák utat teremtenek a sav számára, hogy elérje a nióbium szubsztrátot.
Amint a sav érintkezik a nióbiummal, gyors korrózió lép fel. A nióbium némileg ellenáll a salétromsavnak, de a HCl megtámadja, különösen oxidálószerek jelenlétében. A korrózió alávágja a platina burkolatot, amitől az pelyhek vagy hólyagok formájában levál. A kitett terület megnő, és a hőcserélő meghibásodik.
A meghibásodás gyakran hirtelen következik be,{0}}a burkolat érintetlennek tűnik, amíg egy hólyag fel nem szakad, vagy egy lyuk be nem hatol a nióbiumba. Amint az aljzat szabaddá válik, a hőcserélőt el kell távolítani, és vissza kell juttatni a gyártóhoz, hogy újraburkolattal{2}}eljen le. Ez a folyamat az új egység 50-80%-ába kerül.
| Élettartam paraméter | Platina{0}}nióbium borítású | PTFE |
|---|---|---|
| Korrózióvédelmi mechanizmus | Platina burkolat (0,1-0,25 mm) | Az inherens C-F kötés stabilitása |
| A burkolat meghibásodásának kockázata | Lyukak, karcolások, diffúziós zónák | N/A (homogén) |
| Hiba mód | Burkolat behatolás → nióbium hordozó korrózió | Fokozatos kúszásritkítás |
| Élettartam aqua regiában 60 fokon (év) | 3-8 (burkolatfüggő) | 15+ |
| Javítási módszer | Gyári{0}}burkolat (hét) | A terepi cső dugulása (óra) |
| Anyagköltség (relatív) | 30-50× | 1× |
A hőmérséklet korlátozás
A platina burkolat korrózióállósága a hőmérséklet emelkedésével csökken. 60 fokon a platina{2}}bevonatú nióbium élettartama aqua regiában 3-8 év. 80 fokon az élettartam 2-4 évre rövidül. Forráshőmérsékleten (kb. 110 fok aqua regia esetében) gyors meghibásodás valószínű.
A PTFE-re nincs hatással a 260 fokos határon belüli hőmérséklet. Az aqua regia élettartama független a hőmérséklettől. A hőcserélő 60 fokban, 80 fokban vagy 110 fokban, azonos kémiai tehetetlenséggel működik. A mechanikus kúszási élettartam magasabb hőmérsékleten lerövidül, de továbbra is az élettartamot{7}}korlátozó tényező, nem pedig a vegyi támadás.
A helyszíni javítás előnyei
Ha egy platina{0}}bevonatú hőcserélő meghibásodik, el kell távolítani, és gyári{1}}újraburkolattal kell ellátni. Az állásidő hetekig tart. A termelés megszakad, hacsak nem áll rendelkezésre tartalék hőcserélő. A tartalék és a kieső gyártás költsége eltörpül az-burkolati költség mellett.
Ha a PTFE hőcserélőben szivárgás lép fel, -általában sok év elteltével a kúszás elvékonyodása-az érintett csövet be lehet dugni a terepen. A hőcserélő órákon belül újra üzembe helyezi. A javítást az üzem karbantartó személyzete végzi szabványos szerszámokkal. Nincs szükség gyári visszaküldésre.
Összegzés
A PTFE hőcserélők túlélik a platina{0}}bevonatú nióbiumot vegyes HNO₃-HCl maratással, mivel a homogén fluorpolimernek nincs tönkremeneteléhez szükséges burkolata. A platina burkolat érzékeny a tűlyukak, karcolások és diffúzióval kapcsolatos hibákra, amelyek a nióbium hordozót gyors korróziónak teszik ki. A PTFE 15+ év élettartamot biztosít minden hőmérsékleten a besorolásán belül, a nemesfém-kompozit töredékébe kerül, és a helyszínen javítható.
Mérnöki támogatás a PTFE hőcserélő specifikációjához aqua regia és vegyes savmaratáshoz a savarányok, az üzemi hőmérséklet, valamint a berendezés aktuális élettartamának és javítási előzményeinek benyújtásával érhető el.
