Egy kemény krómozott zsinór mindössze hét hónapos üzemelés után meghúzta a PTFE merülőfűtőt. A tok alsó része jó állapotban volt. A meghibásodás a gőzvezetékre koncentrálódott,{2}}ahol a fűtőelem a folyadékból a fürdő feletti gőztérbe jut. A PTFE hólyagos sávot és elszíneződést mutatott ezen a vonalon, és a szigetelési ellenállás 18 MΩ-ra esett. A fűtőtestet a normál üzemi szinten teljesen bemerítették, de a szint leesett a bevonatolási ciklus során, és a fűtött rész teteje több százszor váltott nedves és száraz körülmények között.
A gőzvezeték a legsebezhetőbb hely a PTFE merülőfűtőberendezéseken a krómozási szolgáltatásban. A krómsavgőzök, a megemelt hőmérséklet és az ismételt nedves{1}}száraz ciklus kombinációja olyan lebomlási környezetet hoz létre, amely agresszívebb, mint a folyadék vagy a gőzfázis önmagában.
Miért különbözik a gőzvezeték a folyékony zónától?
A folyadékvonal alatt a fűtőtestet krómsavas fürdő hűti. A burkolat hőmérséklete az ömlesztett folyadék 15-20 fokán belül marad, a PTFE pedig a biztonságos működési tartományon belül marad. A folyadék az esetleges lerakódásokat is elvezeti, és a savkoncentráció a köpeny felületén az ömlesztett koncentráció közelében marad.
A folyadékvonal felett a fűtőberendezés gőz hatásának van kitéve. A gőzbe történő hőátadás nagyjából hússzor kevésbé hatékony, mint a folyadékba történő hőátadás. A hüvely hőmérséklete meredeken emelkedik, gyakran 50-100 fokkal. A PTFE lágyul, kitágul és áteresztőbbé válik. A krómsav gőz kondenzálódik a köpeny hidegebb részein, és egy koncentrált savfilmet hoz létre, amely megtámadja a polimert.
Magán a gőzvezetéken a burkolat nedves és száraz között ciklusonként változik minden szinten. A hőmérséklet minden ciklusban több tíz fokkal ingadozik. A nedves és száraz szakaszok közötti differenciális tágulás nyírófeszültséget ró a PTFE-re, a koncentrált savfilm pedig felgyorsítja a permeációt.
| Zóna | Hőátadó közeg | Köpeny ΔT 1,2 W/cm²-nél | PTFE felületi hőmérséklet | Lebomlási arány |
|---|---|---|---|---|
| Mély folyadék | Krómos fürdő | 15-20 fok | 75-80 fok | Alapvonal |
| Folyadékvonal közelében | Vegyes folyadék/gőz | 25-40 fok | 85-100 fok | 2–3× |
| Gőz vonal | Krómsav gőz | 50-100 fok | 110-150 fok | 5–10× |
| Száraz gőztér | Levegő és gőz | 80-150 fok | 140-200 fok | 10–20× |
Köpeny hőmérséklete és lebomlási sebessége zónánként fűtött krómozott tartályban
Miért különösen agresszívek a krómozott gőzök?
A krómsavas fürdőkből króm-trioxidot és vizet tartalmazó gőzök szabadulnak fel. A gőzök hidegebb felületeken lecsapódnak, koncentrált krómsav filmet képezve. A fólia agresszívabb, mint az ömlesztett fürdő, mert koncentráltabb, és mivel közvetlenül érintkezik a forró PTFE felülettel.
A koncentrált film hat vegyértékű krómot is tartalmaz, amely erős oxidálószer. A gőzvezeték megemelt felületi hőmérsékletén a króm oxidáción keresztül megtámadja a PTFE-t. A támadás felületi repedéseket hoz létre, és növeli a polimer permeabilitását. A nedvesség és a sav behatol a repedésekbe, eléri a belső szigetelést és csökkenti a szigetelési ellenállást.
Miért rontja a szintingadozás?
A krómozott tartályban a folyadékszint több okból is ingadozik. A tartályba belépő és onnan kilépő munkadarabok kiszorítják a folyadékot, emelik és csökkentik a szintet. A párolgás és a kihúzás-idővel csökkenti a szintet. A bevonatolási ciklus tartalmazhat olyan időszakokat, amikor a szintet szándékosan csökkentik.
Ha a fűtött rész teteje közel van a normál folyadékszinthez, a gőzvezeték minden ingadozással fel-le mozog a fűtőben. Az a szakasz, amely a nedves és száraz között mozog, ki van téve a legrosszabb környezetnek-a koncentrált gőzfilmnek és az ismételt nedvesítés és szárítás hősokkjának.
Tervezés és működési intézkedések, amelyek védik a gőzvezetéket
A leghatékonyabb védelem az, ha a teljes fűtött részt jóval a gőzvezeték alatt tartjuk. A fűtött rész tetejének legalább 100 mm-rel a minimális folyadékszint alatt kell lennie, amelyet a tartály normál működés közben elér. Krómozásnál, ahol gyakoriak a szintingadozások, a 150 mm biztonságosabb.
Az alacsony-szintű reteszelés, amely megszakítja a fűtőelem áramellátását, ha a szint a biztonságos küszöb alá esik, megakadályozza, hogy a gőzvezeték rámozduljon a fűtött részre. A reteszelésnek függetlennek kell lennie a fő szintszabályozótól.
A wattsűrűség csökkentése csökkenti a burkolat hőmérsékletét a gőztérben. A 0,8 W/cm²-en üzemelő fűtőtest felületi hőmérséklete 15-20 fokkal alacsonyabb, mint az 1,2 W/cm²-nél, ami lassítja az oxidációt és a permeációt a gőzvezetéknél.
| Védelmi intézkedés | Hatás a gőzvonal lebomlására | Végrehajtás |
|---|---|---|
| 100-150 mm merülési határ | A fűtött részt víz alatt tartja | A fűtőtest méretezése |
| Alacsony-szintű reteszelés | Alacsony szinten csökkenti az áramellátást | Szintérzékelő és relé |
| Alacsonyabb wattsűrűség, 0,8 W/cm² | 15-20 fokkal alacsonyabb felületi hőmérséklet | Fűtőberendezés kialakítása |
| Csökkentett szintingadozás | Kevesebb nedves{0}}száraz ciklus | Folyamatvezérlés |
Védelmi intézkedések a krómozott tartályok gőzvezetékére
Amikor a gőzvonal hólyagosodása specifikációs problémát jelez
Az ésszerű merülési határ ellenére a gőzvezetéknél felhólyagosodott fűtőtest azt jelzi, hogy a fűtőelem túl magasan van a tartályban, vagy a szintszabályozás nem megfelelő. Egy egyedi PTFE merülőfűtő-konfiguráció rövidebb fűthető résszel, alacsonyabb beépítési pozícióval és alacsony-szintű reteszeléssel kiküszöböli a gőzvezeték romlásának alapvető okát. A specifikációs folyamat megköveteli a tartály méreteit, a normál és minimális folyadékszintet, a szintingadozás amplitúdóját és a szükséges teljesítményt. A krómozott vezetékekkel rendelkező létesítményeknél ez az alkalmazás--specifikus megközelítés csökkenti a gőzvezetékek hólyagosodását és meghosszabbítja a fűtőelem élettartamát.
