Пукотине без хемијског напада Разумевање пуцања услед стреса у околини у ПТФЕ грејачима

После 18 месеци употребе, ПТФЕ урањајући грејач у неутралном пХ раствору детерџента са не-јонским сурфактантима формирао је мрежу финих површинских ломова. Пукотине су биле углавном на спољним ивицама У- кривина и на местима монтаже прирубница где је плашт додиривао стеге носача. Табеле хемијске компатибилности су показале да је раствор потпуно инертан на ПТФЕ, радне температуре су остале испод 110 степени и да није било симптома оксидативне деградације или масовног напада. Није било значајног механичког оптерећења током рада. Али интегритет омотача се покварио тачно тамо где је било много заосталог затезног напрезања. Овај образац се често дешава инжењерима за материјале и поузданост, и они морају да науче како да спрече пуцање под стресом околине у системима ПТФЕ грејача.

Пуцање под стресом околине (ЕСЦ) се дешава када мале количине затезног напона ступају у интеракцију са одређеним хемијским условима да би започели и проширили ломове. Ниједан фактор сам по себи не узрокује штету. ПТФЕ, као и сви полукристални полимери, веома је отпоран на чисто механичко преоптерећење и хемијски напад када сваки од њих делује самостално. Али када се неке течности помешају заједно, оне могу деловати као агенси-за пуцање. Ови агенси ни на који начин не разграђују или растварају полимерну матрицу. Уместо тога, они чине аморфне области на врховима пукотина флексибилнијима, што снижава међумолекуларне притиске и енергију потребну за клизање ланца и микро{6}}срастање. Дакле, ширење прслине се дешава када су напони далеко нижи од краткорочне-затезне чврстоће материјала, што је обично узроковано само производњом или уградњом.


Сурфактанти, посебно етоксиловани не-јонски и ањонски облици који се налазе у растворима за чишћење и процесним адитивима, уобичајени су агенси за{1}}разбијање флуорополимера. На високим температурама, неки органски растварачи, као што су алкохоли, кетони или ароматични угљоводоници, делују на исти начин. Одређени процесни адитиви, као што су амини и флуорована средства за влажење, могу потенцијално изазвати ЕСЦ. Тестови у лабораторији откривају да је интеракција стварна: ПТФЕ узорци који су годинама били у води не показују промене, али узорци који су били у води са контролисаним затезним оптерећењем показују пукотине у року од неколико недеља. Феномен се ослања искључиво на истовремену изложеност стресу и дрогама.

Морфологија пукотине пружа јасне дијагностичке индикаторе. ЕСЦ ствара мале, често разгранате пукотине које прате правце највећег затезног напона. На омотачу ПТФЕ грејача, ове пукотине почињу на спољашњој страни произведених кривина, где се процеси хладног{2}}обличења закључавају у највећој заосталој напетости. Остала места на којима може доћи до локализованог напрезања су стегнуте прирубнице и контактне зоне носача, где би то могло да изазове инсталацијски момент или термичко ширење. Када се посматра помоћу оптичког или скенирајућег електронског микроскопа, површине прелома изгледају прилично глатке са фибриларним извлачењем-. Немају удубљења, бељење или губитак материјала који се дешава током оксидативног напада. Тањивање зидова није битно осим ако се пуно пукотина не повеже и пропушта воду.

Да бисте зауставили пуцање под стресом околине, потребно је да оптимизујете механички дизајн и извршите хемијски скрининг. Први корак у смањењу преосталог напрезања је да се уверите да грејач има прави облик. На пример, навођење већег радијуса савијања-барем три пута већег од пречника омотача-знатно смањује вршна затезна напрезања у поређењу са минималним радијусима од 1,5× који се обично користе за услуге ниског-напрезања. Жарење-за ублажавање напрезања након формирања и пре испоруке ослобађа се производних напона који су заглављени на месту. Поступци инсталације морају да минимизирају преко-затезања или оштрих контактних ивица; континуирани потпорни носачи и петље за проширење помажу да се оптерећење још више шири. У ствари, ЕСЦ пукотине се обично појављују у грејачима који су били превише чврсто савијени пре уградње. Ово чини резидуални стрес високим, што благо хемијско окружење онда може да искористи.

За течности, стандарди поузданости кажу да би требало да пронађете вероватне агенсе за{0}}пуцање тако што ћете проценити узорке под стресом уместо да користите типичне табеле компатибилности. Пошто ЕСЦ захтева истовремено механичко оптерећење, општи графикони обично не говоре о ризику. Потребни подаци потичу из циљаних тестова урањања који су урађени на одговарајућој температури, концентрацији и радијусима савијања. Када се пронађу агенси, популаран начин да се они зауставе је употреба грејача са већим радијусима савијања и уверите се да су адекватно подупрти како би се смањиле концентрације механичког напрезања по целој дужини елемента.

Пуцање услед стреса околине је прави начин квара у ПТФЕ грејачима, али се може избећи. То захтева истовремено испитивање механичких и хемијских фактора уместо одвојене процене сваког од њих. Када се задовоље општа компатибилност и температурна ограничења, заостало напрезање, ширење прслине, средства за стварање напона-напона и радијус савијања постају најважнији фактори дизајна. За процесе који могу укључити агенсе за{4}}разбијање напрезања, разговор са произвођачем грејача о специјализованим врстама материјала, као што су модификовани ПТФЕ кополимери направљени да буду отпорнији, или карактеристике прилагођеног дизајна, као што су уграђене-навлаке-за ублажавање напрезања, могу да додају додатне безбедносне маргине. Пажљивим обраћањем оба фактора који доприносе пуцању под стресом околине, инжењери за материјале и поузданост претварају претходно збуњујући механизам квара у потпуно контролисан део спецификације и века трајања ПТФЕ грејача.