Kas izraisa PTFE apvalka krāsas maiņu un plaisāšanu pie montāžas atloka?

PTFE apvalka galvenais korpuss šķiet nevainojams, bet tieši tajā vietā, kur tas sasniedz montāžas atloku, ir brūngana traipa gredzens, kas iekļūst smalkās plaisās. Šis konkrētais atteices veids skaidri norāda uz mehānisku vai ķīmisku uzbrukumu tvertnes augšdaļā. Vairāku rūpnieciskās apšuvuma un ķīmiskās apstrādes līniju lauka pētījumi apstiprina, ka šis lokalizētais bojājums{2}}ar plaisāšanu vai plaisāšanu notiek nesamērīgi ap atloka saskarni. Lai pagarinātu sildītāja kalpošanas laiku un novērstu priekšlaicīgu atteici, ir svarīgi izprast PTFE apvalka plaisāšanas iemeslus ap atloku.

Augsta{0}}riska zona: satiekas šķidrums, tvaiki un metāls
Kur šķidrums, tvaiki un metāls saplūst, ir skarba apkārtne. Montāžas atloks, kas parasti ir izgatavots no tērauda, ​​nerūsējošā tērauda vai polipropilēna, nostiprina PTFE sildītāju vietā un noblīvē ieeju tvertnē. Sildītājs nonāk augšējā telpā tieši zem atloka, tvaiku piepildītajā reģionā virs šķidruma līmeņa. Zem tā tas nonāk karstā šķidrumā. Šai pārejas zonai tiek uzlikts īpašs mehāniskās slodzes, karstuma cikla un ķīmiskās iedarbības sajaukums. Redzamo krāsas maiņu un lūzumu izraisa divi galvenie mehānismi, kas parasti notiek kopā.

1. mehānisms: stingra iespīlēšana un termiskās izplešanās mehāniskais spriegums
PTFE termiskās izplešanās koeficients (CTE) ir 10 līdz 20 reizes lielāks nekā tērauda (PTFE CTE=120–200 × 10⁻⁶ / grāds pret tēraudu ≈ 11–13 × 10⁻⁶ / grāds). PTFE apvalks ievērojami palielinās garumā un diametrā, kad sildītājs tiek uzkarsēts no apkārtējās vides temperatūras (piem., . 20 grādi) līdz darba temperatūrai (piemēram, . 80–100 grādi). Ja montāžas atloks stingri notur sildītāju ar kompresijas veidgabaliem, cieši nostiprinātām blīvgredzenu blīvēm vai regulējošām skrūvēm, apvalks nevar brīvi izplesties. Izplešanās spēkam nav kur iet, tāpēc tas koncentrējas vietā, kur sildītājs iziet no atloka.

Sprieguma koncentrācijas rezultātā atloka izejā rodas lieces vai bīdes spēki. PTFE piedzīvo ciklisku nogurumu simtiem vai tūkstošiem uzsildīšanas un atdzišanas ciklu. Uz ārējās virsmas ir redzamas smalkas baltas vai caurspīdīgas trakas, sākotnēji smalkas. Tad šie traki uzņem vannas ķimikālijas vai oksidācijas produktus un kļūst brūngani vai dzeltenīgi. Galu galā traki izplešas caur-plaisām, kas var atklāt iekšējās pretestības vadu vai izraisīt noplūdes strāvu.

Galvenie mehānisko bojājumu iemesli:

Armatūra, kas ir pārāk saspringta, vai blīvējuma dziedzeri, kas ir pārāk cieši.

Stingri nostiprināts atloks bez blīves atbilstības. Atloki, kas nepieļauj aksiālu slīdēšanu vai termisko izplešanos.

Īss aukstās zonas garums, kas prasa, lai atloka laukums darbotos paaugstinātā temperatūrā, kur PTFE mīkstina un ir vairāk pakļauts šļūdei.

2. mehānisms: Kondensēti kodīgi izgarojumi augšējā telpā – ķīmiskais uzbrukums
Daudzās procesa tvertnēs, īpaši tajās, kurās ir sālsskābe, slāpekļskābe, hromskābe vai jauktas skābes šķīdumi, virs šķidruma esošā telpa tiek piesātināta ar kodīgiem tvaikiem. Tvertnes augšējā mala un montāžas atloka laukums parasti ir nedaudz vēsāks nekā tvaika telpa saskares ar apkārtējo gaisu vai ārēju caurvēju dēļ. Šīs temperatūras atšķirības liek kodīgajiem tvaikiem kondensēties uz dzesētāja PTFE apvalka virsmas pie atloka.

Kondensētais šķidrums parasti ir koncentrēts skābes šķīdums, un tas ir daudz agresīvāks nekā pati lielapjoma vanna, jo skābes tiek koncentrētas iztvaicējot. Piemēram, 15% HCl vanna var radīt 25-30% HCl kondensātu. Kondensētie pilieni lēnām iefiltrējas vai uzbrūk polimēram, sēžot uz PTFE apvalka. PTFE ir izturīgs pret lielāko daļu skābju, bet var ciest no virsmas nolietošanās, ja ilgstoši tiek pakļauts ļoti koncentrētām skābēm ekstremālās temperatūrās un mehāniskā spriedzē. Sākotnējā ķīmiskā uzbrukuma pazīme parasti ir krāsas maiņa (dzeltena, brūna vai melna), kam seko trauslums un plaisāšana.

Galvenie ķīmiskās atteices iemesli:

Nepietiekama ventilācija vai dūmu izvadīšana no tvertnes, kas izraisa tvaiku uzkrāšanos.

Īss aukstās zonas garums, tāpēc atloka apgabals joprojām ir pietiekami karsts, lai tvaiki kondensētos, bet nav pietiekami karsts, lai ātri iztvaikotu kondensātu.

Jauktas skābes vannas (piemēram, ūdeņraža ūdens, slāpekļa-fluorūdeņraža kombinācijas), kas rada īpaši agresīvus kondensātus.

Augsta šķidruma temperatūra, kas palielina kondensācijas ātrumu un tvaika spiedienu.

Kāpēc atloka apgabals ir kļūmes karstais punkts
Atloka laukums ir īpaši neaizsargāta vieta, jo tā ir sliktākā no abām pasaulēm:

Mehāniskais spriegums. Tā kā tas ir stingri nostiprināts, tas nevar brīvi izplesties, un termiskā cikla nogurums koncentrējas vienā vietā.

Ķīmiskā iedarbība: augšējo telpu kondensāts ir vērsts uz to pašu saspringto reģionu. Sprieguma korozijas plaisāšana (SCC) ir labi zināma parādība metālos, taču PTFE arī ātri sabojājas, ja ķīmiskā iedarbība un mehāniskais spriegums notiek kopā.

Abas sistēmas praksē darbojas sinerģiski. Viegli sasprindzināts, bez plaisām{1}}apvalks var izturēt ķīmisku iedarbību gadiem ilgi. Smalkas šķelšanās sasprindzinātā apvalkā darbojas kā kanāli korozīvā kondensāta uzsūkšanai polimērā, palielinot nolietošanos. Pretējā gadījumā ķīmiski novājināts apvalks saplaisā mehāniskās slodzes apstākļos, kas ir zemāki nekā paredzēts.

Preventīvās stratēģijas
Krāsas maiņas un plaisāšanas novēršana atlokā ietver mehāniskus un ķīmiskus apsvērumus.

Mehāniskā profilakse: pieļaujama termiskā izplešanās
Stiprinājumam nevajadzētu ierobežot PTFE sildītāja aksiālo izplešanos un saraušanos.

Ievietojiet mīkstu PTFE blīvi vai O{0}}gredzenu atloku savienotāju rievā, lai sildītājs varētu nedaudz slīdēt. Pievelciet blīvēšanas blīvslēgus tikai tik daudz, lai izvairītos no noplūdes un neiespiestu sildītāju vietā.

Termiskās izplešanās šuves uzstādīšana: Garuma izmaiņas var pielāgot ar elastīgu PTFE silfonu vai cilpu sildītājā virs atloka.

Neizmantojiet stingras skavas vai regulēšanas skrūves, kas vienā vietā caurdur vai izspiež PTFE apvalku.

Palieliniet aukstās zonas garumu, lai atloka apgabals būtu vēsāks (zem 50–60 grādiem), tādējādi samazinot gan izplešanās lielumu, gan uzņēmību pret kondensāciju.

Ķīmiskā profilakse: turiet atloku prom no kodīgiem tvaikiem
Tas ievērojami samazina ķīmisko uzbrukumu, aizsargājot galveno stresa reģionu no kondensētiem tvaikiem.

Pagariniet auksto zonu virs tvertnes malas. Atloks būs augstāks un ārpus tvaikiem bagātās augšdaļas. Bieži vien problēmu var novērst, pievienojot 50–100 mm garumu virs loka.

Uzstādiet tvaika blīvējumu vai vairogu: elastīgs PTFE apvalks vai silfons, kas nosedz atloka ieejas punktu, palīdz novērst kondensātu. Pretējā gadījumā neliela sausa gaisa vai inertās gāzes (slāpekļa) attīrīšana no ārpuses ap atloku neļaus kodīgiem tvaikiem.

Labāka tvertnes ventilācija: izplūdes ventilators, kas velk no augšas telpas, samazina tvaiku koncentrāciju un kondensāciju.

Ja kondensāts ir pārmērīgs, izmantojiet pretsvītras vai dūmu skruberi.

Agrīna atklāšana un pārbaude
Regulāra atloka laukuma pārbaude ar palielinātāju vai boreskopu var noteikt agrīnu plaisāšanu pirms pilnīgas plaisas veidošanās. Labākā prakse ir PTFE apvalka vizuāla pārbaude katrā apkopes intervālā (ti, reizi mēnesī vai ceturksnī). Jāuzmana visi brūngani traipi, balti plankumi vai smalkas plaisas. Ja sildītājs tiek noķerts laikā, to var pārvietot (ti, pacelt atloku) vai uzlikt tvaika blīvējumu, lai apturētu tālāku virzību. Plaisa nonāks iekšējā vadā, un tad to ir iespējams tikai nomainīt.

Aukstās zonas un galvas telpas vides ietekme
Aukstās zonas garums, ti, neapsildāmā daļa virs šķidruma līnijas, tieši ietekmē atloka laukuma apstākļus. Īsa auksta zona rada atloku, kas darbojas tuvāk šķidruma temperatūrai, kas palielina termiskās izplešanās spriegumu un arī uztur atloku karstu. Apsildāms atloks var būt priekšrocība kondensāta iztvaicēšanai, bet tas arī palielina izplešanās spriegumu. Garākā aukstā zona vairāk atdzesē atloku, tādējādi samazinot izplešanās apjomu un kondensāta nopietnību. Bet jo garāka ir aukstā zona, jo lielāki siltuma zudumi (kā minēts iepriekš). Labākais dizains ir šo parametru kompromiss, jo aukstās zonas garums parasti ir 150–300 mm korozīvām virsmām.

Secinājums
PTFE apvalka krāsas maiņa un pārrāvums montāžas atloka zonā parasti nav nejauša kļūme. "Tie nozīmē zināmu mehāniskās spriedzes sajaukumu, ko rada spēcīga saspiešana, un ķīmisku uzbrukumu, ko izraisa kondensēti kodīgi tvaiki tvertnes augšdaļā. Spriegums un korozija bieži darbojas kopā pie atloka, kas barojas viens ar otru. Risinājums ir divkāršs: ļaut PTFE brīvi izplesties ar temperatūras kustību (lai tas netiktu nospriegts) un labāk aizsargāt atloku no tvaiku blīvēšanas, garākas aukstuma zonas. -bez problēmu kalpošanas laiks ir saistīts ne tikai ar lielapjoma vannas ķīmiju, bet arī ar izpratni par mikro vidi, kas ieskauj sildītāju. Šis noteiktais karstais punkts ir periodiski jāpārbauda ar pamata palielinātāju, lai agrīni atklātu briesmu pazīmes un pārvērstu iespējamu katastrofālu kļūmi par vienu plānoto profilaktisko apkopi.