Kā abrazīvie šķidrumi izraisa PTFE sildītāju erozīvu nodilumu?

PTFE iegremdējamais sildītājs darbojas ar augstu{0}}cietvielu daudzumu kalnrūpniecības, notekūdeņu attīrīšanas un vircas apstrādes iekārtās. Tomēr tas parāda pieaugošu lokālu retināšanu, raupju vai bedrainu virsmu un ekstremālās situācijās caurumus apvalkā. Ķīmiskās saderības diagrammas liecina, ka procesa šķidrums nemaz nesadalās, temperatūra saglabājas krietni zem robežām un nav oksidatīvās bojāšanās pazīmju. Laboratorijā veiktie testi liecina, ka bojājumi ir pilnībā mehāniski: izkliedētas abrazīvās daļiņas ir nolietojušas fluorpolimēra virsmu. Inženieriem šajās jomās ir jāzina, ka erozīvs nodilums ir cita veida kļūme nekā ķīmiska uzbrukums vai termiska nolietošanās, un viņiem tas ir jāplāno savos projektos un darbībās.

Ja cietas daļiņas, piemēram, smilšu graudi, minerālu kristāli, smalki metāli vai katalizatora gabali, atkal un atkal skar un nolieto PTFE apvalku, to sauc par erozīvu nodilumu. PTFE ir viens no mīkstākajiem inženiertehniskajiem polimēriem, taču tā molekulārā struktūra slikti iztur atkārtotu mikro-griešanu un nogurumu no liela ātruma{2}}daļiņu trieciena. Katra sadursme kinētiskās enerģijas dēļ atņem nelielu daudzumu materiāla. Kumulatīvie zaudējumi laika gaitā liek sienai kļūt plānākai. Bojājumi uzkrājas vietās, kur plūsmas ātrums ir vislielākais vai pēkšņi maina virzienu. Tas notiek sildītāja līkumu augšpusē, vietās, kur tieši saskaras recirkulācijas ieplūdes atveres, un vietās, kur ir spēcīga turbulence, ko izraisa sūkņi, maisītāji vai tvertnes forma. Galvenais faktors, kas paātrina plūsmu, ir plūsmas ātrums. Erozijas ātrums parasti palielinās par 2 līdz 3 ar katru ātruma pieaugumu, tādējādi pat neliels pieaugums no 1 m/s līdz 3 m/s var palielināt nodilumu par koeficientu 10.

Šķiet, ka sildītāja priekšējā mala, kur šķidrums vispirms saskaras ar virsmu, ir vieta, kur trieciena bojājumi ir vislielākie. Recirkulācijas cilpās ieejas caurule bieži sūta liela ātruma strūklu tieši uz sildītāju, kas ir tradicionāla vieta, kur notiek erozija. Lejpus deflektoriem vai ap sildītāja balstiem nemierīgi virpuļi vēl vairāk pasliktina daļiņu bombardēšanu. No otras puses, erozijas nodilums rada izgriezumus, rievas, kas iet gar plūsmas virzienu, un matētu, ar smilšu strūklu{4}}apstrādātu tekstūru, kas atšķiras no vienmērīgas ķīmiskās atšķaidīšanas. Sienu biezums skartajās vietās var būt no 1,0 mm līdz 0,3 mm, bet blakus esošās daļas paliek tīras.

Pirmais solis seku mazināšanā ir palēnināt ātrumu. Izmantojot sildītāja caurules ar lielāku diametru vai daudziem paralēliem elementiem, tiek palēnināta šķidruma plūsma ar tādu pašu masas plūsmas ātrumu, kas nekavējoties pazemina erozīvo enerģiju. Plūsmas difuzoru vai perforētu plākšņu novietošana augšpus sildītāja zonas palīdz vēl vairāk sadalīt strūklas impulsu. Ja procesa ierobežojumi apgrūtina palēnināšanos,-nodilumizturīgas konstrukcijas nodrošina lietas drošību. Ārējās uzmavas, kas izgatavotas no biezāka PTFE, fluorpolimēru kompozītmateriāliem vai ar keramikas pildījumu{5}}pildītām oderēm, papildina materiālu, kas absorbē daļiņu triecienu, pirms tiek sabojāts galvenais apvalks. Faktiski erozijas bojājumi bieži vien ir vissmagākie recirkulācijas cilpas ieejas tuvumā, kad ātri{7}}kustīgs šķidrums vispirms skar sildītāju. Viens no veidiem, kā aizsargāties pret abrazīvu apstrādi, ir norādīt biezākas cauruļu sienas, kas materiālam dod vairāk laika nolietoties, pirms tas plīst.

Stratēģiskā pozicionēšana samazina ekspozīciju. Sildītāji, kas nav tieši ceļā uz sūkņa izplūdes līnijām, maisītāja izplūdes plūsmām vai tvertnes ieplūdes atverēm, neatrodas tiešās saskares zonās. Kad vien iespējams, abrazīvo daļiņu filtrēšana augšpus, izmantojot hidrociklonus, nostādināšanas tvertnes vai maisu filtrus, novērš galveno cēloni, nevis cīnās tikai ar tā sekām. Ja filtrēšana nav iespējama, ik pa laikam rotējoši vai kustīgi sildītāji izplata nolietojumu un paildzina sistēmas darbību.

Pārbaudes metodes ļauj nomainīt lietas, pirms tās saplīst. Pēc tvertnes iztukšošanas vizuālā apskate uzrāda agrīnu raupjumu un lokālu retināšanu. Izmantojot ultraskaņas biezuma mērītājus dažādās pozīcijās gar apvalku, tiek mērīts atlikušais sienas biezums. Ja kādas daļas biezums ir mazāks par 60% no tās sākotnējā biezuma vai ja sienā ir caurums, tā nekavējoties jānomaina. Izmantojot tendenču datus no plānotajiem pārtraukumiem, ir iespējams uzminēt, cik ilgs mūžs ir atlicis, pamatojoties uz izmērītajiem nodiluma rādītājiem. Pēc žāvēšanas izolācijas pretestības pārbaude parāda, ka erozija vēl nav izlauzusies cauri apvalkam un ielaidusi šķidrumu elektriskajās daļās.

Erozīvs nodilums nav tik izplatīts kā ķīmisko vai termisko bojājumu režīmi, taču to var kontrolēt, rūpīgi izvēloties materiālus un projektējot sistēmas. Abrazīvos-apkalpojumos svarīgi faktori ir plūsmas ātrums, abrazīvās daļiņas, trieciena bojājumi un nodilumizturīgs dizains. Inženieri, kuri ņem vērā šīs lietas, rakstot specifikācijas, pārvērš kļūmes mehānismu, kas varētu notikt ātri, par tādu, kas laika gaitā notiks lēni un vienmērīgi. Patiešām abrazīviem lietojumiem, runājot ar ražotāju par specializētiem nodilumizturīgiem materiāliem vai apkures topoloģijām, var tikt izstrādāts izturīgāks risinājums. Ir tādas iespējas kā bruņu PTFE konstrukcijas ar metāla balstiem iekšienē vai hibrīda apvalki, kas sajauc PTFE ar ārējiem slāņiem, kas ir izturīgi pret koroziju. Agrīna konsultācija novērš, ka lauka izmaiņas izmaksā daudz naudas, un nodrošina, ka PTFE iegremdējamie sildītāji darbojas uzticami pat vissarežģītākajos vircas un augstas{8}}plūsmas apstākļos.