Il-Materjal Tradizzjonali
Iċ-ċomb ilu jintuża fis-servizz tal-aċidu sulfuriku għal aktar minn seklu. Ir-reżistenza tagħha għall-aċidu sulfuriku tirriżulta mill-formazzjoni ta 'film protettiv ta' sulfat taċ-ċomb li ma jinħallx fl-aċidu. Ċomb-ram miksi-tubi tar-ram b'għata taċ-ċomb imwaħħla b'mod metallurġiku mal-barra-tgħaqqad ir-reżistenza għall-korrużjoni taċ-ċomb mal-konduttività termali tar-ram. Għal għexieren ta 'snin, dan kien il-materjal standard tal-iskambjatur tas-sħana għall-banjijiet tal-pickling tal-aċidu sulfuriku.
Ħafna minn dawn l-iskambjaturi tar-ram miksija biċ-ċomb-għadhom fis-servizz illum. Qed jiġu sostitwiti hekk kif ifallu, u l-PTFE huwa dejjem aktar il-materjal ta 'sostituzzjoni. Il-mistoqsija mhix jekk ir-ram miksi biċ-ċomb-jaħdimx-għamilx, għal xi żmien. Il-mistoqsija hija kif il-mekkaniżmi ta 'falliment tagħha u l-ħajja tas-servizz iqabblu mal-PTFE f'operazzjonijiet moderni ta' pickling.
Il-Mekkaniżmu tal--Erożjoni
Iċ-ċomb huwa artab. L-ebusija Brinell tagħha hija bejn wieħed u ieħor 4-5 HB, meta mqabbla ma '35-50 HB għar-ram u 120-180 HB għall-istainless steel. F'banju tal-pickling b'ċirkolazzjoni tas-soluzzjoni, l-aċidu li jiċċirkola kontinwament iħassar il-film protettiv tas-sulfat taċ-ċomb. Ir-riformi tal-film, iżda kull ċiklu ta 'erożjoni-riforma jikkonsma ammont żgħir ta' ċomb.
F'żoni ta' veloċità għolja tal-fluss-ħdejn skariki ta' pompi taċ-ċirkolazzjoni, żennuni eductor, jew pajpijiet ta' sparge ta' l-arja-ir-rata ta' erożjoni taċċellera. Il-għant taċ-ċomb irqaq preferenzjali f'dawn il-postijiet. Matul is-snin ta 'servizz, l-għant jista' rqiq sal-punt fejn ir-ram sottostanti jkun espost.
Ladarba r-ram jagħmel kuntatt mal-aċidu sulfuriku, jissaddad malajr bl-evoluzzjoni tal-idroġenu. Ix-xoljiment tar-ram jimmina l-għant taċ-ċomb li jmiss. Il-fallimenti kaskati. Ksur żgħir ta 'erożjoni jespandi fi tnixxija kbira.
Il-PTFE m'għandu l-ebda film protettiv biex jitnaqqar. Il-materjal huwa omoġenju; il-wiċċ tiegħu huwa l-massa tiegħu. Il-brix tal-fluss jista 'bil-mod jilbes il-wiċċ, iżda r-rata hija ordnijiet ta' kobor inqas mill-erożjoni taċ-ċomb-korrużjoni. Tubi PTFE fis-servizz tal-pickling juru telf ta 'ħajt negliġibbli wara għaxar snin ta' espożizzjoni tal-fluss kontinwu.
Tabella 1: Tqabbil tal-Ħajja tas-Servizz fi 15% H₂SO₄ Pickling f'70 grad
| Parametru tal-Prestazzjoni | Ċomb-Ram Miksi | PTFE |
|---|---|---|
| Mekkaniżmu ta 'protezzjoni mill-korrużjoni | Film passiv PbSO₄ | Stabbiltà tal-bonds C-F inerenti |
| Rata ta' erożjoni tal-film fl-aċidu li jiċċirkola (μm/sena) | 10-50 (dipendenti mill-veloċità) | 0 (l-ebda film) |
| Riskju ta' espożizzjoni tal-metall bażiku | Iva (f'siti ta' erożjoni) | Xejn (l-ebda metall bażiku) |
| Konduttività termali (W/m·K) | ~40 (kompost) | 0.25 |
| Reżistenza għaċ-ċikliżmu termali | Fqira (ċomb-creep; ramm-degradazzjoni tal-interface taċ-ċomb) | Eċċellenti |
| Ħajja tas-servizz f'pickling kontinwu | 3-7 snin | 15+ snin |
| Metodu ta 'tiswija | Mhux jissewwa (sostituzzjoni biss) | Plagg tal-qasam jew sostituzzjoni tat-tubu |
| Tħassib ambjentali/immaniġġjar | Iċ-ċomb huwa tossiku; rimi regolat | Inerti; rimi mhux-perikoluż |
Il-Problema tal-Għeja taċ-Ċikliżmu Termali
Banjijiet tal-pickling ħafna drabi jitħaddmu fuq ċiklu ta 'kuljum jew ta' kull ġimgħa: imsaħħna sa 70 grad waqt il-produzzjoni, imkessħa għall-ambjent waqt l-għeluq. Kull ċiklu jimponi espansjoni u kontrazzjoni termali fuq l-iskambjatur tas-sħana.
Iċ-ċomb u r-ram għandhom koeffiċjenti ta 'espansjoni termali differenti b'mod sinifikanti: ċomb f'29 × 10⁻⁶/ grad, ram f'17 × 10⁻⁶/ grad. Waqt it-tisħin, l-għant taċ-ċomb jespandi aktar mill-qalba tar-ram. Waqt it-tkessiħ, jikkuntratta aktar. Il-moviment differenzjali joħloq shear stress fl-interface tal-bond metallurġiku.
Matul mijiet ta 'ċikli termali, l-interface tal-bond għeja. Separazzjonijiet żgħar jiżviluppaw bejn iċ-ċomb u r-ram. Is-separazzjonijiet inaqqsu t-trasferiment tas-sħana-vojt, anke mikroskopiku, iżid ir-reżistenza termali. Huma joħolqu wkoll żoni occluded fejn l-aċidu jista 'jippenetra u jattakka r-ram direttament, u jaċċellera l-proċess ta' falliment.
Tubi PTFE huma omoġenji-m'hemm l-ebda interface biex tissepara. L-espansjoni termali hija akkomodata b'deformazzjoni elastika tal-ħajt kollu tat-tubu. L-ebda stress differenzjali ma jiżviluppa. Ma jeżisti l-ebda mekkaniżmu ta 'għeja f'temperaturi normali tas-servizz tal-pickling.
Il-Fattur Ambjentali u Sigurtà
Iċ-ċomb huwa metall tossiku. L-użu tiegħu f'tagħmir industrijali huwa dejjem aktar ristrett mir-regolamenti ambjentali u tas-saħħa fuq il-post tax-xogħol. Ir-rimi ta' skambjaturi tar-ram miksija biċ-ċomb eżawriti jeħtieġ trattament ta' skart perikoluż, manifestazzjoni, u trattament liċenzjat. L-ispiża tar-rimi żżid mal-ispiża totali taċ-ċiklu tal-ħajja.
Il-PTFE mhuwiex-tossiku u kimikament inerti. Ir-rimi fl-aħħar--ħajja huwa bħala skart industrijali mhux-perikoluż. M'hemm bżonn l-ebda immaniġġjar, manifestazzjoni jew trattament speċjali. Din id-distinzjoni, filwaqt li mhix il-mutur tekniku primarju, tallinja mat-tendenza lejn l-eliminazzjoni ta 'materjali tossiċi mill-proċessi industrijali.
Sommarju
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE jegħlbu ċ-ċomb-ram miksi fil-pickling tal-aċidu sulfuriku minħabba li PTFE jelimina l-erożjoni-korrużjoni tal-film protettiv taċ-ċomb, l-għeja termali tal-interface tal-bonds taċ-ċomb-ram, u l-modi ta 'falliment progressivi inerenti għall-kostruzzjoni tal-metall miksi. Ċomb-ram miksi serva l-iskop tiegħu għal seklu, iżda l-ħajja tas-servizz tiegħu ta '3-7 snin, inabbiltà li tissewwa fil-qasam, u r-rekwiżiti tar-rimi tossiku jagħmluha ekonomikament u ambjentalment inferjuri għal PTFE għal operazzjonijiet moderni ta' pickling.
It-tranżizzjoni mir-ram miksi biċ-ċomb-għal PTFE hija mmexxija minn ħajja ta' servizz itwal, tiswija fuq il-post, u l-eliminazzjoni tal-immaniġġjar tal-materjal tossiku. Il-footprint akbar ta' PTFE meħtieġa għal dazju tas-sħana ekwivalenti huwa l-kompromess uniku-f'din il-konverżjoni.
L-analiżi tal-inġinerija għall-aġġornament tal-iskambjatur tas-sħana tal-banju tal-pickling hija disponibbli fuq is-sottomissjoni tal-konċentrazzjoni tal-aċidu, it-temperatura operattiva, il-karatteristiċi tal-fluss taċ-ċirkolazzjoni, u l-ħajja tas-servizz attwali tal-iskambjatur u l-istorja tal-falliment.
