Niķeļa pārklājuma līnija nomainīja PTFE iegremdējamo sildītāju tikai pēc deviņiem mēnešiem. Apvalkā nebija plaisu, tulznu un krāsas maiņas. Izolācijas pretestība bija samazinājusies no 500 MΩ līdz 12 MΩ. Bojājums tika izsekots vara piesārņojuma dēļ niķeļa vannā-siltummaiņa noplūde bija ieviesusi vara jonus, kas nogulsnējās uz sildītāja apvalka. Vara slānis bija plāns un cieši pielipis, taču tas radīja vadošu ceļu, kas paātrināja caurlaidību un pasliktināja izolāciju.
Metāla piesārņojums ir izplatīts, bet nepietiekami atzīts faktors PTFE iegremdējamā sildītāja kalpošanas laikā. Apšuvuma vannās uzkrājas izšķīdušie metāli no sagatavēm, statīviem, armatūras un iepriekšējā aprīkojuma. Šie metāli var nogulsnēties uz apsildāmām virsmām, veidojot slāņus, kas maina sildītāja termisko un elektrisko darbību. Dažos gadījumos piesārņojums ir lielākas procesa problēmas simptoms. Citos gadījumos tas ir tiešs sildītāja atteices cēlonis.
Kā notiek metāla piesārņojums
Apšuvuma vannā izšķīdušie metāla joni var nogulsnēties uz sildītāja apvalka, izmantojot vairākus mehānismus. Visizplatītākā ir elektroķīmiskā nogulsnēšanās, kur sildītāja apvalks darbojas kā katods attiecībā pret klaiņojošām strāvām vai galvaniskiem pāriem tvertnē. Metāla joni pārvēršas metāliskā formā un pārklājas uz apvalka.
Temperatūras{0}}nogulsnēšanās ir vēl viens mehānisms. Dažiem metāliem ir samazināta šķīdība augstākās temperatūrās. Vannai cirkulējot garām karstajam apvalkam, vietējā koncentrācija pārsniedz piesātinājumu, un metāls nogulsnējas uz virsmas. Tas ir izplatīts ar dzelzi un varu skābās vannās.
Ķīmiskā pārvietošanās notiek, kad cēlāks metāla jons saskaras ar mazāk cēlu virsmu. Ja PTFE apvalkā ir kāds metālisks piesārņojums-no skrāpējumiem, kas atklāj iekšējo metāla apvalku, vai no vadošām nogulsnēm-, priekšroka tiek dota cēlmetāla plāksnēm.
| Piesārņotājs | Avots | Nogulsnēšanas mehānisms | Ietekme uz sildītāju | Riska līmenis |
|---|---|---|---|---|
| Varš | Siltummaiņa noplūde, kopnes | Elektroķīmiskā, pārvietošanās | Vadošais slānis, caurlaidība | Augsts |
| Dzelzs | Tērauda sagataves, statīvi | Temperatūra-noteikta | Depozīts, mērogs | Mērens |
| Niķelis | Augšējā niķeļa vanna ievelciet-iekšpusē | Elektroķīmiskā | Vadītspējīgs slānis | Augsts |
| Chromium | Ievelciet hromskābi{0}} | Elektroķīmiskā | Pasīvā plēve, bez depozīta | Zems |
| Cinks | Cinkoti statīvi | Temperatūra-noteikta | Depozīts, mērogs | Mērens |
| Svins | Lodēt, vecāki armatūra | Elektroķīmiskā | Vadītspējīgs slānis | Augsts |
Metāla piesārņotāji pārklājuma vannās un to ietekme uz PTFE iegremdējamiem sildītājiem
Vadošā slāņa problēma
Metāla nogulsnes uz PTFE apvalka maina sildītāja elektriskās īpašības. Nogulsnes ir vadošas un saskaras ar procesa šķidrumu. Ja nogulsnes sasniedz atloku vai spaiļu korpusu, tas rada ceļu strāvai noplūst uz zemi-zemējuma defekts.
Pat ja nogulsnes nesasniedz iezemētu punktu, tas maina elektriskā lauka sadalījumu ap sildītāju. Vadošais slānis darbojas kā elektroda pagarinājums, koncentrējot strāvu nogulsnes malās. Tas var paātrināt lokālu apsildi un caurlaidību, izraisot priekšlaicīgu atteici.
Nogulsnes maina arī termisko uzvedību. Metāla slānim ir augstāka siltumvadītspēja nekā PTFE, kas varētu šķist izdevīgi. Bet nogulsnes parasti ir nevienmērīgas un porainas, un tās var aizturēt mitrumu un ķīmiju pret apvalku. Rezultāts ir lokalizēta korozija un caurlaidība, nevis uzlabota siltuma pārnese.
Kāpēc metāla piesārņojumu ir grūti noteikt?
Metāla piesārņojumu ir grūti noteikt, jo nogulsnes bieži ir plānas un cieši pielīp pie PTFE virsmas. Tie var nebūt redzami ar neapbruņotu aci, un tie neizraisa krāsas maiņu vai pūslīšu veidošanos, kas saistīta ar citiem atteices režīmiem.
Izolācijas pretestības pārbaude var neatklāt problēmu, kamēr nogulsnes nav pietiekami izaugušas, lai radītu ievērojamu noplūdes ceļu. Sildītājam ar plānu vara nogulsnējumu izolācijas pretestība var būt par 50–100 MΩ-mazāka nekā jaunam, taču ne pietiekami zema, lai aktivizētu trauksmes signālus.
Vizuāla pārbaude ar palielinājumu var atklāt metālisku spīdumu vai izmaiņas virsmas tekstūrā. Vienkārša pārbaude ir noslaucīt apvalku ar baltu drānu-metāla atlikums norāda uz nogulsnēšanos. Vēl viens tests ir ar multimetru izmērīt virsmas pretestību, -vadošās nogulsnes ir zemākas nekā izolācijas PTFE virsma.
Metāla piesārņojuma novēršana
Visefektīvākā profilakse ir avota likvidēšana. Novērsiet siltummaiņa noplūdes, nomainiet sarūsējušos statīvus un armatūras, kā arī novērsiet pretestību{1}}no augšpus esošajām tvertnēm. Vannas analīze izšķīdušajiem metāliem atklāj piesārņojuma līmeni un identificē avotu.
Filtrēšana noņem suspendētās metāla daļiņas, bet nenoņem izšķīdušos jonus. Jonu apmaiņa vai elektroinstalācija var samazināt izšķīdušā metāla koncentrāciju, taču tie ir procesa līmeņa šķīdumi, nevis sildītāja līmeņa šķīdumi.
Pašam sildītājam pulēta PTFE virsma samazina metāla nosēdumu adhēzijas izturību. Gludai virsmai nogulsnēm ir grūtāk veidoties un augt. Regulāra tīrīšana ar atšķaidītu skābi noņem metāla nogulsnes, pirms tās kļūst pietiekami biezas, lai ietekmētu veiktspēju.
Kad metāla piesārņojums norāda uz procesa problēmu
Atkārtots metāla piesārņojums uz sildītāja pārklājuma vannā norāda, ka vannas ķīmija netiek kontrolēta. Izšķīdušā metāla koncentrācija ir pārāk augsta, vai klaiņojošas strāvas izraisa nogulsnēšanos uz virsmām, kurām jābūt inertām. Sildītājs ir simptoms, nevis galvenais cēlonis.
Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ar pulētu apvalku, mazāku vatu blīvumu un lielāku virsmas laukumu samazina metāla nogulsnēšanās ātrumu un pagarina intervālu starp nepieciešamajām tīrīšanām. Specifikācijas procesam ir nepieciešama vannas ķīmija, izšķīdušā metāla koncentrācija, darba temperatūra un iepriekšējo sildītāju piesārņojuma vēsture.
