Impjant kimiku ġibed heater ta 'immersjoni PTFE minn banju ta' aċidu nitriku ta '30% f'85 grad wara ħames xhur ta' servizz. Is-superfiċje tal-heater wera disinn ta' xquq fini u jaqsmu-mudell ta' crazing-mass-sezzjoni msaħħna kollha. Il-PTFE ħassu iebes u fraġli, mhux artab u flessibbli kif suppost. Ir-reżistenza tal-insulazzjoni kienet waqgħet minn 500 MΩ għal 30 MΩ. L-aċidu nitriku kien ossidizza l-polimeru, embrittling il-wiċċ u jikkawża li xquq.
L-aċidu nitriku sħun huwa wieħed mill-aċidi ossidanti l-aktar aggressivi għall-PTFE. F'temperaturi moderati, ir-rata ta 'ossidazzjoni hija bil-mod u l-PTFE jibqa' flessibbli. F'temperaturi elevati-'il fuq minn 80 grad -ir-rata ta' ossidazzjoni taċċellera, u l-wiċċ tal-polimeru jibda jiddegrada. Il-ktajjen tal-polimeru jinkisru, u l-wiċċ isir iebes u fraġli.
Kif l-Aċidu Nitriku Jfarrak il-PTFE
L-aċidu nitriku jossidizza PTFE fit-truf tal-katina u f'difetti strutturali fil-polimeru. L-ossidazzjoni toħloq fluworidu tal-karbonil u speċi ossidizzati oħra li jfixklu l-katina tal-polimeru. Il-qass tal-katina tnaqqas il-piż molekulari tal-polimeru u s-saħħa mekkanika tiegħu.
Is-saff tal-wiċċ ossidizzat għandu proprjetajiet differenti mill-polimeru bl-ingrossa. Huwa aktar diffiċli, aktar fraġli, u inqas flessibbli. Meta l-heater jiċċirkola b'mod termali, il-wiċċ fraġli ma jistax jakkomoda r-razza. Tixxquq.
| Konċentrazzjoni ta 'Aċidu Nitriku | Temperatura | Rata ta' Ossidazzjoni | Ħin għat-twebbis tal-wiċċ | Ħin għall-qsim |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 grad | Baxxa ħafna | >36 xahar | >48 xahar |
| 20% | 70 grad | Baxx | 18–30 xahar | 24–36 xahar |
| 30% | 80 grad | Moderat | 8–14-il xahar | 12–20 xahar |
| 40% | 85 grad | Għoli | 4–8 xhur | 6–12-il xahar |
| 50% | 90 grad | Għoli ħafna | 2–4 xhur | 3–8 xhur |
Konċentrazzjoni ta 'aċidu nitriku u effetti tat-temperatura fuq l-infraġilità tal-PTFE
Għaliex il-Xquq Jiffurmaw Mudell Crazing
Il-mudell tal-crazing-xquq fini u li jaqsmu-huwa karatteristika ta' saff tal-wiċċ fraġli fuq sottostrat flessibbli. Meta l-heater jisħon, l-għant tal-metall jespandi, u s-saff tal-wiċċ fraġli għandu jiġġebbed biex jakkomoda l-espansjoni. Jekk is-saff tal-wiċċ ma jistax jiġġebbed, jinqasam. Ix-xquq jiffurmaw f'mudell każwali minħabba li s-saff tal-wiċċ huwa uniformi u l-istress huwa mqassam.
Il-mudell tal-crazing huwa differenti mix-xquq ikkawżati minn għeja termali jew ħsara mekkanika. Xquq ta 'għeja termali huma ġeneralment ikkonċentrati f'punti ta' stress. Xquq tal-ħsara mekkanika huma lokalizzati. Xquq crazing huma mqassma fuq il-wiċċ kollu affettwat.
Għaliex is-Servizz ta 'Aċidu Nitriku Hot Huwa Partikolarment Esiġenti
L-aċidu nitriku huwa aċidu ossidanti. Il-potenzjal ta 'ossidazzjoni jiżdied mal-konċentrazzjoni u t-temperatura. F'konċentrazzjoni ta '85 grad u 30%, ir-rata ta' ossidazzjoni hija għolja biżżejjed biex tiffranka l-wiċċ tal-PTFE fi żmien xhur.
L-aċidu nitriku jippenetra wkoll il-PTFE. Ir-rata ta 'permeazzjoni tiżdied mat-temperatura. L-aċidu li jilħaq l-insulazzjoni interna jnaqqas ir-reżistenza tal-insulazzjoni. Il-kombinazzjoni ta 'fraġilità tal-wiċċ u permeazzjoni interna tikkawża li l-heater ifalli aktar malajr minn kwalunkwe mekkaniżmu waħdu.
Prevenzjoni tal-fraġilità tal-wiċċ fl-Aċidu Nitriku Hot
L-iktar prevenzjoni effettiva hija li titnaqqas it-temperatura tal-wiċċ. Densità ta' watt aktar baxxa-0.8–1.0 W/ċm² - iżżomm it-temperatura tal-wiċċ f'medda fejn ir-rata ta' ossidazzjoni hija baxxa. Ħiter ta' 0.9 W/cm² jista' jaħdem 10-15 grad aktar frisk minn wieħed ta' 1.4 W/cm², li jista' jirdoppja l-ħin għat-twebbis tal-wiċċ.
Kisi PTFE eħxen jipprovdi aktar materjal biex jassorbi l-ossidazzjoni. Is-saff tal-wiċċ ossidizzat huwa sacrificial. Kisi eħxen għandu aktar polimeru taħt is-saff ossidizzat, sabiex il-heater iżomm il-proprjetajiet ta 'barriera tiegħu għal aktar żmien.
Intervall ta' servizz iqsar għall-ispezzjoni u s-sostituzzjoni huwa approċċ prattiku. F'servizz ta 'aċidu nitriku sħun, il-heater għandu jiġi spezzjonat kull 2-3 xhur. Jekk jinstab ebusija tal-wiċċ, il-heater għandu jiġi sostitwit qabel ma x-xquq jippenetraw il-kisja.
| Miżura ta' Prevenzjoni | Effett fuq l-Infraġilità | Implimentazzjoni |
|---|---|---|
| Densità aktar baxxa ta 'watt, 0.8–1.0 W/cm² | Ossidazzjoni aktar bil-mod | Disinn tal-heater |
| Kisi eħxen, 2.5–3.0 mm | Materjal aktar sacrificial | Proċess tal-kisi |
| Intervall ta' spezzjoni iqsar | Sejbien bikri | Skeda ta' manutenzjoni |
| Temperatura mnaqqsa | Rata ta 'ossidazzjoni aktar baxxa | Kontroll tal-proċess |
Miżuri ta 'prevenzjoni għall-fraġilità tal-wiċċ fl-aċidu nitriku sħun
Meta l-Infraġilità tal-wiċċ Tindika Problema tad-Disinn
Ħiter li jitfarrak u xquq minkejja densità baxxa ta 'watt u kisja oħxon jindika li l-materjal tal-heater jew id-disinn mhuwiex adattat għas-servizz tal-aċidu nitriku sħun. Konfigurazzjoni ta' heater ta' immersjoni ta' PTFE apposta b'densità baxxa ħafna ta' watt, kisja oħxon, u grad ta' polimeru reżistenti għat-temperatura-tindirizza l-kawża ewlenija ta 'fraġilità. Il-proċess ta 'speċifikazzjoni jeħtieġ il-konċentrazzjoni ta' l-aċidu nitriku, it-temperatura operattiva, u l-wattage meħtieġ. Għal faċilitajiet b'banjijiet ta' aċidu nitriku sħun, dan l-approċċ speċifiku ta' applikazzjoni-inaqqas it-fraġilità tal-wiċċ u jestendi l-ħajja tas-servizz tal-heater.
