Зашто ПФА грејач са глатком спољашњом површином може да одоли пуцању у пари амонијака високе{0}}чистоће боље од текстурираног?

ПФА је умерено до веома непријатељски настројен према чистоћи паре амонијака (НХ3) на 50–100 степени, изазивајући пуцање полимера под напрезањем у околини (ЕСЦ) под затезним напрезањем. Глатка спољна површина (Ра < 0,2 µм) је 3-5× отпорнија на пуцање од текстуриране површине (Ра > 0,8 µм) при истом напрезању и изложености амонијаку. Процес је концентрација напона: текстуриране површине имају микроскопске врхове и долине које повећавају напон. Са примењеним оптерећењима (термичко ширење, притисак, заостало напрезање) дна долине ће бити концентратори напона са Кт вредностима од 2-5к. На овим локацијама са високим напрезањем, пара амонијака се првенствено адсорбује, смањујући површинску енергију система неопходну за иницирање пукотина. Глатка површина нема концентраторе напрезања; примењени напон је уједначен и испод критичног напона за ЕСЦ. За сервис паре амонијака обезбедите глатку ПФА површину, полирану или екструдирану.

Пуцање изазвано амонијаком стресом околине
Амонијак не реагује хемијски са ПФА (без цепања ланца или оксидације на температурама испод 120 степени). То је заправо средство за уништавање стреса. Молекули амонијака су сићушни (кинетички пречник 0,26 нм) и веома поларни. Они се распршују у аморфне регионе ПФА и прекидају ван дер Валсове интеракције између ланаца. Амонијаком-пластифицирана област локално попушта под затезним напрезањем (само 2-3 МПа) и ствара помаму. Помама постаје пукотина. Концентрације напона на површинским карактеристикама смањују критични напон за ЕСЦ у амонијаку са 3–5 МПа за глатку ПФА на само 1–2 МПа за текстурирани ПФА. Грејач са заосталим напрезањем од 4 МПа (од екструзионог хлађења) може да преживи у амонијаку ако је гладак, али да се разбије недељама ако је текстуриран.

Храпавост површине формира зарезе. За жлеб у облику слова В- дубине д и полупречника корена р, фактор концентрације напона Кт ≈ 1+2√ др. За типичну текстурирану површину (Ра=0.8 µм, р ≈ 0,5 µм, д ≈ 2 µм) добијамо Кт ≈ 1 + 2√(2/0,5)=1 + 2√4=1 + 4=5. Номинални напон од 4 гроове МПа се повећава на 4 гроове МПа на корену бунара{1} Граница течења ПФА. Пукотине почињу за неколико сати.

Отпорност на пуцање у односу на храпавост површине НХ3 пара (80 степени, 1 бар)
Стање површине Ра (µм) Кт (макс) 4 МПа Напрезање 1. пукотина (сати) Критично напрезање ЕСЦ (МПа) Тип квара
Polished (mirror finish) 0.05–0.1 1.1–1.2 >10.000 (без пукотина) 5–6 Ништа (у оквиру тестних граница)
Екструдирано (глатко) 0,2 до 0.3 1.3 до 1.5 5, 000 до 8,000 4 до 5Цразинг, фино
Као екструдирано (нормално) 0.4-0.6 1.8-2.2 1,500-3,000 3-4 Више финих пукотина
Пескарено (фино) 0,8–1.2 3–5 200–500 1.5–2,5 Једна доминантна пукотина
Пескарено (грубо) 1,5–2.5 5–8 50–150 1.0–1,5 Брзо пуцање
Машински обрађени (отисци алата) 0,5–1,5 (у правцу) 4–10 20–100 0.5–1,0 Пукотине дуж ознака алата
Хемијски угравирано 0,6–1.0 2–4 300–800 2–3 Умерено пуцање
Глатке површине: зашто су важне за сервис амонијака
Поред концентрације напона, равне површине имају мање места адсорпције амонијака. Молекули амонијака се првенствено кондензују у малим пукотинама (капиларна кондензација). Кондензовани амонијак има већу концентрацију и дуже време контакта, што убрзава пластификацију. Глатка површина{3}без пукотина смањује апсорпцију амонијака и стога површина полимера остаје прилично сува.

Глатке површине такође омогућавају уочавање пукотина које се раније формирају. На грубој површини, мале пукотине су затрпане у храпавости; када су евидентне да су дубоке. Пукотина од само 0,1 мм може се видети при добром осветљењу на глаткој површини тако да се може заменити пре квара.

Амонијак Сервисна припрема површине
За ПФА грејаче за паре амонијака наведите:

Завршна обрада: Ра 0,3 µм одређено профилометром у складу са ИСО 4287.

Након екструзије нема брушења или перлица.

Провера: Тражите доказ храпавости површине за сваку производну серију.

Полирањем се уклања 0,05-0,1 мм ПФА, чиме се смањује дебљина зида. Полирање може учинити омотач превише танак за зид од 1,5 мм. Боље је прво дефинисати глатко.

Пример поља