Ķīmiskā rūpnīca pēc piecu mēnešu ekspluatācijas izvilka PTFE iegremdējamo sildītāju no 30% slāpekļskābes vannas 85 grādu temperatūrā. Sildītāja virsmā visā apsildāmajā daļā bija redzams smalku, krustojošu plaisu raksts-tracis raksts-. PTFE jutās ciets un trausls, nevis mīksts un elastīgs, kā vajadzētu. Izolācijas pretestība bija samazinājusies no 500 MΩ līdz 30 MΩ. Slāpekļskābe bija oksidējusi polimēru, izraisot virsmu trauslumu un izraisot tās plaisāšanu.
Karstā slāpekļskābe ir viena no agresīvākajām PTFE oksidējošām skābēm. Mērenā temperatūrā oksidācijas ātrums ir lēns, un PTFE paliek elastīgs. Paaugstinātā temperatūrā-virs 80 grādiem -oksidācijas ātrums paātrinās, un polimēra virsma sāk noārdīties. Polimēru ķēdes pārtrūkst, un virsma kļūst cieta un trausla.
Kā slāpekļskābe sagrauj PTFE
Slāpekļskābe oksidē PTFE ķēdes galos un polimēra struktūras defektos. Oksidācijas rezultātā veidojas karbonilfluorīds un citas oksidētas sugas, kas izjauc polimēra ķēdi. Ķēdes šķelšanās samazina polimēra molekulmasu un tā mehānisko izturību.
Oksidētajam virsmas slānim ir atšķirīgas īpašības nekā lielapjoma polimēram. Tas ir cietāks, trauslāks un mazāk elastīgs. Kad sildītājs darbojas termiski, trauslā virsma nevar izturēt spriedzi. Tas plaisā.
| Slāpekļskābes koncentrācija | Temperatūra | Oksidācijas ātrums | Laiks virsmas sacietēšanai | Laiks krekingam |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 60 grādi | Ļoti zems | >36 mēneši | >48 mēneši |
| 20% | 70 grādi | Zems | 18-30 mēneši | 24-36 mēneši |
| 30% | 80 grādi | Mērens | 8-14 mēneši | 12-20 mēneši |
| 40% | 85 grādi | Augsts | 4-8 mēneši | 6-12 mēneši |
| 50% | 90 grādi | Ļoti augsts | 2-4 mēneši | 3-8 mēneši |
Slāpekļskābes koncentrācija un temperatūras ietekme uz PTFE trauslumu
Kāpēc plaisas veido trakojošu rakstu
Trausls raksts -smalkas, krustojošas plaisas-ir raksturīgs trauslam virsmas slānim uz elastīgas pamatnes. Sildītājam uzkarstot, metāla apvalks izplešas, un trauslajam virsmas slānim ir jāizstiepjas, lai pielāgotos izplešanās procesam. Ja virsmas slānis nevar izstiepties, tas saplaisā. Plaisas veidojas pēc nejaušības principa, jo virsmas slānis ir vienmērīgs un spriegums ir sadalīts.
Trakošanās raksts atšķiras no plaisām, ko izraisa termiskais nogurums vai mehāniski bojājumi. Termiskā noguruma plaisas parasti koncentrējas stresa punktos. Mehānisko bojājumu plaisas ir lokalizētas. Trakās plaisas ir sadalītas pa visu skarto virsmu.
Kāpēc karstās slāpekļskābes pakalpojums ir īpaši prasīgs?
Slāpekļskābe ir oksidējoša skābe. Oksidācijas potenciāls palielinās līdz ar koncentrāciju un temperatūru. Pie 85 grādu un 30% koncentrācijas oksidācijas ātrums ir pietiekami augsts, lai dažu mēnešu laikā noārdītu PTFE virsmu.
Slāpekļskābe arī caurstrāvo PTFE. Iesūkšanās ātrums palielinās līdz ar temperatūru. Skābe, kas sasniedz iekšējo izolāciju, samazina izolācijas pretestību. Virsmas trausluma un iekšējās caurlaidības kombinācija izraisa sildītāja atteici ātrāk nekā katrs mehānisms atsevišķi.
Virsmas trausluma novēršana karstā slāpekļskābē
Visefektīvākā profilakse ir virsmas temperatūras samazināšana. Zemāks vatu blīvums-0,8–1,0 W/cm² saglabā virsmas temperatūru diapazonā, kurā oksidācijas ātrums ir zems. Sildītājs ar jaudu 0,9 W/cm² var darboties par 10–15 grādiem vēsāks nekā sildītājs ar jaudu 1,4 W/cm², kas var dubultot laiku līdz virsmas sacietēšanai.
Biezāks PTFE pārklājums nodrošina vairāk materiāla, lai absorbētu oksidēšanos. Oksidētais virsmas slānis ir upurējams. Biezākā pārklājumā zem oksidētā slāņa ir vairāk polimēru, tāpēc sildītājs ilgāk saglabā barjeras īpašības.
Īsāks apkopes intervāls pārbaudei un nomaiņai ir praktiska pieeja. Karstās slāpekļskābes servisā sildītājs jāpārbauda ik pēc 2–3 mēnešiem. Ja tiek konstatēta virsmas sacietēšana, sildītājs jānomaina, pirms plaisas iekļūst pārklājumā.
| Profilakses pasākums | Ietekme uz trauslumu | Īstenošana |
|---|---|---|
| Mazāks vatu blīvums, 0,8–1,0 W/cm² | Lēnāka oksidēšanās | Sildītāja dizains |
| Biezāks pārklājums, 2,5–3,0 mm | Vairāk upura materiālu | Pārklāšanas process |
| Īsāks pārbaudes intervāls | Agrīna atklāšana | Apkopes grafiks |
| Samazināta temperatūra | Zemāks oksidācijas ātrums | Procesu kontrole |
Virsmas trausluma novēršanas pasākumi karstā slāpekļskābē
Ja virsmas trauslums norāda uz dizaina problēmu
Sildītājs, kas trausls un plaisā, neskatoties uz zemo vatu blīvumu un biezu pārklājumu, norāda, ka sildītāja materiāls vai dizains nav piemērots karstās slāpekļskābes izmantošanai. Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ar ļoti zemu vatu blīvumu, biezu pārklājumu un temperatūras -izturīgu polimēru kategoriju novērš trausluma galveno cēloni. Specifikācijas procesam ir nepieciešama slāpekļskābes koncentrācija, darba temperatūra un nepieciešamā jauda. Iekārtām ar karstām slāpekļskābes vannām šī -pielietojuma pieeja samazina virsmas trauslumu un pagarina sildītāja kalpošanas laiku.
