Cietā hromēšanas līnija izvilka PTFE iegremdējamo sildītāju tikai pēc septiņu mēnešu kalpošanas. Apvalka apakšējā daļa bija labā stāvoklī. Bojājums bija koncentrēts pie tvaika līnijas-robežas, kur sildītājs no šķidruma pāriet tvaika telpā virs vannas. PTFE šajā līnijā bija tulznu josla un krāsas maiņa, un izolācijas pretestība bija samazinājusies līdz 18 MΩ. Sildītājs bija pilnībā iegremdēts normālā darbības līmenī, taču apšuvuma cikla laikā līmenis pazeminājās, un apsildāmās sekcijas augšdaļa simtiem reižu mainījās starp mitriem un sausiem apstākļiem.
Tvaika līnija ir visneaizsargātākā vieta PTFE iegremdējamajā sildītājā hromēšanas pakalpojumā. Hromskābes tvaiku, paaugstinātas temperatūras un atkārtotas slapjās -sausās cikla kombinācijas rada noārdīšanās vidi, kas ir agresīvāka nekā šķidrums vai tvaika fāze atsevišķi.
Kāpēc tvaika līnija atšķiras no šķidruma zonas
Zem šķidruma līnijas sildītāju atdzesē hromskābes vanna. Apvalka temperatūra saglabājas 15–20 grādu robežās no tilpuma šķidruma, un PTFE paliek drošā darbības diapazonā. Šķidrums arī aizvada visus nogulsnes, un skābes koncentrācija apvalka virsmā paliek tuvu tilpuma koncentrācijai.
Virs šķidruma līnijas sildītājs ir pakļauts tvaikiem. Siltuma pārnese uz tvaiku ir aptuveni divdesmit reizes mazāk efektīva nekā siltuma pārnešana uz šķidrumu. Apvalka temperatūra strauji paaugstinās, bieži vien par 50–100 grādiem. PTFE mīkstina, izplešas un kļūst caurlaidīgāks. Hromskābes tvaiki kondensējas uz apvalka vēsākām sekcijām, radot koncentrētu skābes plēvi, kas uzbrūk polimēram.
Pašā tvaika līnijā apvalks ciklos starp mitru un sausu, katrā līmenī mainoties. Ar katru ciklu temperatūra mainās par desmitiem grādu. Atšķirīgā izplešanās starp mitro un sauso sekciju rada bīdes spriegumu PTFE, un koncentrētā skābes plēve paātrina caurlaidību.
| Zona | Siltuma pārneses vide | Apvalks ΔT pie 1,2 W/cm² | PTFE virsmas temperatūra | Degradācijas ātrums |
|---|---|---|---|---|
| Dziļš šķidrums | Hromskābes vanna | 15-20 grādi | 75-80 grādi | Pamatlīnija |
| Netālu no šķidruma līnijas | Jaukts šķidrums/tvaiki | 25-40 grādi | 85-100 grādi | 2–3× |
| Tvaika līnija | Hromskābes tvaiki | 50-100 grādi | 110-150 grādi | 5–10× |
| Sausā tvaika telpa | Gaiss un tvaiki | 80-150 grādi | 140-200 grādi | 10–20× |
Apvalka temperatūra un noārdīšanās ātrums pa zonām apsildāmā hromēšanas tvertnē
Kāpēc hroma pārklājuma tvaiki ir īpaši agresīvi
Hromskābes vannas izdala tvaikus, kas satur hroma trioksīdu un ūdeni. Tvaiki kondensējas uz vēsākām virsmām, veidojot koncentrētu hromskābes plēvi. Plēve ir agresīvāka nekā lielapjoma vanna, jo tā ir koncentrētāka un ir tiešā saskarē ar karsto PTFE virsmu.
Koncentrētā plēve satur arī sešvērtīgo hromu, spēcīgu oksidētāju. Pie paaugstinātas tvaika līnijas virsmas temperatūras hroms oksidējoties uzbrūk PTFE. Uzbrukums rada virsmas plaisas un palielina polimēra caurlaidību. Mitrums un skābe iekļūst plaisās, sasniedzot iekšējo izolāciju un samazinot izolācijas pretestību.
Kāpēc līmeņa svārstības to pasliktina?
Hromētā tvertnē šķidruma līmenis svārstās vairāku iemeslu dēļ. Sagataves, kas nonāk tvertnē un iziet no tās, izspiež šķidrumu, paaugstinot un pazeminot līmeni. Iztvaikošana un vilkšana{2}}ar laiku samazina līmeni. Pārklāšanas cikls var ietvert periodus, kad līmenis tiek apzināti pazemināts.
Ja apsildāmās sekcijas augšdaļa ir tuvu normālam šķidruma līmenim, tvaika līnija pārvietojas uz augšu un uz leju pa sildītāju ar katru svārstību. Sadaļa, kas pārvietojas starp mitru un sausu, ir pakļauta vissliktākajai no abām vidēm-koncentrētai tvaika plēvei un atkārtotas mitrināšanas un žāvēšanas termiskajam šokam.
Dizains un darbības pasākumi, kas aizsargā tvaika līniju
Visefektīvākā aizsardzība ir turēt visu apsildāmo sekciju krietni zem tvaika līnijas. Apsildāmās sekcijas augšdaļai jābūt vismaz 100 mm zem minimālā šķidruma līmeņa, ko tvertne sasniedz normālas darbības laikā. Hromējot, kur līmeņa svārstības ir izplatītas, 150 mm ir drošāks.
Zema{0}}līmeņa bloķētājs, kas pārtrauc strāvu sildītājam, kad līmenis nokrītas zem drošā sliekšņa, neļauj tvaika līnijai pārvietoties uz apsildāmo sekciju. Bloķēšanai jābūt neatkarīgai no galvenā līmeņa regulatora.
Vatu blīvuma samazināšana samazina apvalka temperatūru tvaika telpā. Sildītājam, kas darbojas ar 0,8 W/cm², virsmas temperatūra ir par 15–20 grādiem zemāka nekā 1,2 W/cm², kas palēnina oksidēšanos un caurlaidību pie tvaika līnijas.
| Aizsardzības pasākums | Ietekme uz tvaika līnijas degradāciju | Īstenošana |
|---|---|---|
| 100–150 mm iegremdēšanas robeža | Saglabā apsildāmo sekciju iegremdētu | Sildītāja izmēra noteikšana |
| Zema{0}}līmeņa bloķēšana | Samazina jaudu zemā līmenī | Līmeņa sensors un relejs |
| Mazāks vatu blīvums, 0,8 W/cm² | 15–20 grādu zemāka virsmas temperatūra | Sildītāja dizains |
| Samazinātas līmeņa svārstības | Mazāk mitro{0}}sauso ciklu | Procesu kontrole |
Aizsardzības pasākumi tvaika līnijai hromēšanas tvertnēs
Ja tvaika līnijas burbuļu veidošanās norāda uz specifikācijas problēmu
Sildītājs, kas pūš pie tvaika līnijas, neskatoties uz saprātīgu iegremdēšanas robežu, norāda, ka sildītājs ir novietots pārāk augstu tvertnē vai ka līmeņa kontrole nav piemērota. Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ar īsāku apsildāmu sekciju, zemāku montāžas pozīciju un zema{1}}līmeņa bloķēšanu novērš tvaika līnijas degradācijas galveno cēloni. Specifikācijas procesam ir nepieciešami tvertnes izmēri, normālais un minimālais šķidruma līmenis, līmeņa svārstību amplitūda un nepieciešamā jauda. Iekārtām ar hromēšanas līnijām šī lietojumprogrammas -specifiskā pieeja samazina tvaika līnijas burbuļu veidošanos un pagarina sildītāja kalpošanas laiku.
