Шта узрокује промјену боје и пуцање ПТФЕ омотача у близини монтажне прирубнице?

Главно тело ПТФЕ омотача изгледа беспрекорно, али тачно тамо где допире до прирубнице за монтажу налази се прстен браонкасте мрље који упада у фине пукотине. Овај посебан начин квара јасно указује на механички или хемијски напад на горњи део резервоара. Теренске студије неколико индустријских линија за облагање и хемијску обраду потврђују да се ова локализована оштећења-промена боје са пуцањем или пуцањем дешава непропорционално око интерфејса прирубнице. Разумевање разлога за пуцање ПТФЕ омотача око прирубнице је важно за продужење радног века грејача и спречавање превременог квара.

Зона високог{0}}ризика: сусрећу се течност, пара и метал
Тамо где се течност, пара и метал спајају је грубо суседство. Монтажна прирубница, обично направљена од челика, нерђајућег челика или полипропилена, причвршћује ПТФЕ грејач на место и затвара улаз у резервоар. Грејач улази у горњи простор непосредно испод прирубнице, подручје испуњено паром изнад нивоа течности. Испод овога иде у врућу течност. Овој прелазној зони намеће се посебна мешавина механичког напрезања, циклуса топлоте и излагања хемикалијама. Промена боје и ломљење које видите узроковани су два главна механизма, који се обично дешавају заједно.

Механизам 1: механичко напрезање чврстог стезања и термичког ширења
Коефицијент термичке експанзије (ЦТЕ) ПТФЕ је 10 до 20 пута већи него код челика (ПТФЕ ЦТЕ=120–200 × 10⁻⁶ / степен у односу на челик ≈ 11–13 × 10⁻⁶ / степен). ПТФЕ омотач се у великој мери шири по дужини и пречнику када се грејач загреје са температуре околине (нпр. . 20 степени) до радне температуре (нпр. . 80–100 степени). Ако монтажна прирубница чврсто држи грејач помоћу компресионих спојница, чврсто причвршћених заптивки за утичницу или завртњима, омотач се не може слободно ширити. Сила експанзије нема где да иде, па се фокусира на тачку где грејач излази из прирубнице.

Концентрација напона резултира силама савијања или смицања на излазу прирубнице. ПТФЕ доживљава циклични замор током стотина или хиљада циклуса загревања и хлађења. На спољној површини виде се фине беле или прозирне набора, у почетку фине. Онда ове лудости покупе хемикалије за купање или производе оксидације и постану браонкасте или жућкасте. На крају се помаке проширују у-пукотине, које могу открити жицу унутрашњег отпора или довести до цурења струје.

Главни разлози механичког квара:

Прикључци који су сувише затегнути или сувише затегнути спојеви.

Чврсто причвршћена прирубница без усклађености заптивача. Прирубнице које не дозвољавају аксијално клизање или термичко ширење.

Кратка дужина хладне зоне, која захтева да подручје прирубнице функционише на повишеним температурама где ПТФЕ омекшава и подложнији је пузању.

Механизам 2: Кондензована корозивна испарења у простору главе – хемијски напад
У многим процесним резервоарима, посебно онима који садрже хлороводоничну киселину, азотну киселину, хромну киселину или мешане растворе киселина, простор изнад течности постаје засићен корозивним парама. Горњи обод резервоара и област монтажне прирубнице су генерално нешто хладнији од парног простора због контакта са околним ваздухом или спољним промајем. Овај температурни диспаритет доводи до кондензације корозивних испарења на хладнијој површини ПТФЕ омотача на прирубници.

Кондензована течност је обично концентровани раствор киселине и много је агресивнија од самог купатила, пошто се киселине концентришу испаравањем. На пример, купка са 15% ХЦл може довести до кондензата од 25-30% ХЦл. Кондензоване капљице полако инфилтрирају или нападају полимер када седе на ПТФЕ омотачу. ПТФЕ је отпоран на већину киселина, али може да претрпи оштећење површине ако је изложен током дужег временског периода веома концентрованим киселинама на екстремним температурама и под механичким стресом. Почетна индикација хемијског напада је генерално промена боје (жута, смеђа или црна) праћена крхкошћу и пуцањем.

Главни разлози који доводе до хемијског квара:

Недовољна вентилација или евакуација дима из резервоара што доводи до акумулације паре.

Кратка дужина хладне зоне, тако да је област прирубнице још увек довољно врућа да се пара кондензује, али није довољно врућа да брзо испари кондензат.

Мешовите киселе купке (нпр. царска вода, комбинације азота-флуороводоника) које доводе до посебно агресивних кондензата.

Висока температура течности повећава стопу кондензације и притисак паре.

Зашто је подручје прирубнице жариште квара
Подручје прирубнице је посебно рањиво место јер је најгоре од оба света:

Механички стрес. Пошто је чврсто стегнут, не може се слободно ширити и термички замор је концентрисан на једном месту.

Изложеност хемикалијама: Кондензат изнад простора циља на исту област под стресом. Пуцање од корозије под напрезањем (СЦЦ) је добро-познати феномен у металима, али ПТФЕ такође трпи убрзани квар када се хемијско излагање и механички стрес јављају заједно.

Ова два система у пракси функционишу синергијски. Лагано напрегнути омотач-без пукотина може издржати хемијски напад годинама. Фине избочине у затегнутом омотачу делују као канали за упијање корозивног кондензата у маси полимера, повећавајући пропадање. У супротном, хемијски ослабљени омотач пуца под механичким напрезањима мањим од очекиваних.

Превентивне стратегије
Спречавање промене боје и пуцања на прирубници укључује механичка и хемијска разматрања.

Механичка превенција: дозволите термичко ширење
Причвршћивање не би требало да ограничава аксијално ширење и контракцију ПТФЕ грејача.

Поставите меку ПТФЕ заптивку или О-прстен у жлеб на прирубничким конекторима како би грејач могао мало да клизи. Затегните завојнице само толико да спречите цурење и да не заглавите грејач на месту.

Монтажа термичког дилатационог споја: Промене дужине се могу прилагодити флексибилним ПТФЕ мехом или омчом у грејачу изнад прирубнице.

Немојте користити чврсте стезаљке или завртње за подешавање који буше или стискају ПТФЕ омотач на једном месту.

Повећајте дужину хладне зоне да бисте одржали регион прирубнице хладнијим (испод 50–60 степени), чиме се минимизира и величина експанзије и подложност кондензацији.

Хемијска превенција: Држите прирубницу даље од корозивних пара
Ово даје велико смањење хемијског напада тако што штити кључни регион стреса од кондензованих пара.

Продужите хладну зону изнад ивице резервоара. Прирубница ће бити виша и ван простора богатог паром. Често додавање 50 до 100 мм дужине преко обода може решити проблем.

Инсталирајте парну заптивку или штит: Флексибилни ПТФЕ чизме или мехови који покривају улазну тачку прирубнице помажу у спречавању кондензата. У супротном, скромно испуштање сувог ваздуха или инертног гаса (азота) споља око прирубнице ће задржати корозивне паре даље.

Боља вентилација резервоара: издувни вентилатор који извлачи из предњег простора минимизира концентрацију паре и кондензацију.

Ако је кондензација превелика, користите одмагљивач или чистач дима.

Рано откривање и инспекција
Рутинска инспекција подручја прирубнице помоћу лупе или борескопа може открити рано пуцање пре потпуног формирања пукотине. Најбоља пракса је да извршите визуелну инспекцију ПТФЕ омотача у сваком интервалу одржавања (тј. месечно или квартално). Све браонкасте мрље, беле испуцале или фине пукотине треба погледати. Ако се ухвати на време, грејач се може померити (тј. подићи прирубницу) или поставити парну заптивку да заустави даље напредовање. Пукотина ће ићи на унутрашњу жицу, у том тренутку је могуће само заменити.

Утицај хладне зоне и окружења главе простора
Дужина хладне зоне, односно негрејаног дела изнад линије течности, директно утиче на услове подручја прирубнице. Кратка хладна зона доводи до тога да прирубница ради ближе температури течности, што повећава напон термичког ширења и такође одржава прирубницу топлом. Загрејана прирубница може бити предност за испаравање кондензата, али такође повећава напон експанзије. Дужа хладна зона више хлади прирубницу и тако смањује степен ширења и јачину кондензације. Али што је хладна зона дужа, то је већи губитак топлоте (као што је горе наведено). Најбољи дизајн је компромис ових параметара, са дужинама хладних зона типично 150–300 мм за корозивне примене.

Закључак
Промена боје и ломљење ПТФЕ омотача у области прирубнице за монтажу обично нису случајни кварови. „Они подразумевају одређену мешавину механичког напрезања услед јаког стезања и хемијског напада кондензованих корозивних испарења у горњем делу резервоара. Напон и корозија често раде заједно на прирубници и напајају се једно на друго. Решење је двоструко: пустити ПТФЕ да се слободно шири са кретањем температуре (тако да није под стресом) и штити прирубницу дужу зону од хладноће корозије заптивање или боља вентилација). Дуг радни век без проблема није само питање хемије у купатилу већ и разумевања микроокружења око грејача.