Svina iegremdējamo sildītāju pēc desmit gadu kalpošanas nomainīja hromēšanas līnija. Svina sildītājs darbojās adekvāti, taču to bija arvien grūtāk uzturēt,-svina virsma bija erozija, sildelementi bija atsegti vairākās vietās, un nomaiņas svina starplika kļuva dārga un grūti iegūstama. Tehniskās apkopes komanda pārgāja uz PTFE iegremdējamo sildītāju. Tas ilga sešus gadus un bija nepieciešams retāk tīrīt. Slēdzis attiecas ne tikai uz kalpošanas laiku-, bet arī uz drošību, apkopi un atbilstību normatīvajiem aktiem.
Svins ir izmantots kā iegremdējamais sildītāja materiāls hromēšanai gadu desmitiem. Tas ir izturīgs pret hromskābi, pietiekami labi vada siltumu, un to var izliet vai veidot sarežģītās formās. Taču svinam ir būtiski trūkumi: tas ir toksisks, tas erodējas liela-ātruma zonās, tas piesārņo pārklājuma vannu un tiek arvien vairāk regulēts. PTFE novērš visas šīs problēmas, vienlaikus nodrošinot salīdzināmu vai labāku kalpošanas laiku.
Kāpēc hroma pārklājumā tika izmantots svins
Hromskābe ir spēcīgi oksidējoša ķīmija. Lielākā daļa metālu tajā ātri korozējas. Svins ir viens no nedaudzajiem metāliem, kas ir izturīgs pret hromskābi, jo uz tā virsmas veido aizsargājošu svina hromāta plēvi. Šī plēve ir stabila dekoratīvajā un cietajā hromēšanā izmantotajā koncentrācijā un temperatūrā.
Svinam ir arī laba siltumvadītspēja -aptuveni 35 W/m·K-, kas ļauj tam darboties ar lielāku vatu blīvumu nekā PTFE. Svina sildītājs var būt kompaktāks un lētāks nekā tādas pašas jaudas PTFE sildītājs.
| Īpašums | Svins | PTFE | Priekšrocība |
|---|---|---|---|
| Siltumvadītspēja | 35 W/m·K | 0.25 W/m·K | Svins |
| Maksimālais vatu blīvums hromskābē | 3–5 W/cm² | 1,0–1,5 W/cm² | Svins |
| Hromskābes izturība | Laba (pasīvā filma) | Lieliski | PTFE |
| Toksiskums | Augsts | Nav | PTFE |
| Izturība pret eroziju | Nabaga | Labi | PTFE |
| Vannas piesārņojums | Svina joni | Nav | PTFE |
| Normatīvais statuss | Ierobežots | Neierobežots | PTFE |
Īpašību salīdzinājums svina un PTFE iegremdējamiem sildītājiem hromētiem pārklājumiem
Problēma ar svina eroziju
Svins ir mīksts metāls. Vietās ar lielu plūsmas ātrumu-pie sūkņa izplūdes atverēm, izplūdes caurulēm vai sagataves kustībām-svina virsma erodējas. Erozijas rezultātā tiek atklāts iekšējais sildelements, kas pēc tam hromskābes vannā ātri sarūsē. Svina sildītājam, kas izskatās neskarts zemas-plūsmas zonās, var būt dziļi erozijas kanāli{6}}augstas plūsmas zonās.
Erodētās svina daļiņas piesārņo pārklājuma vannu. Svina joni hroma vannā var vienlaikus-nogulsnēties ar hromu, ietekmējot nogulsnes īpašības. Dekoratīvā hroma pārklājumā svina piesārņojums var izraisīt tumšas svītras vai sliktu adhēziju. Cietā hroma pārklājumā tas var ietekmēt cietību un nodilumizturību.
PTFE plūstošā hromskābē nesabojājas. Apvalks paliek gluds un neskarts pat liela ātruma apgabalos. Polimērs nav metāls, tāpēc tas nepiesārņo vannu ar metāla joniem.
Toksicitāte un atbilstība normatīvajiem aktiem
Svins ir toksisks smagais metāls. Tas tiek regulēts lielākajā daļā industriālo valstu, un tā izmantošana pārklājuma iekārtās tiek arvien ierobežotāka. Eiropas Savienības REACH regulas ierobežo svinu daudzos lietojumos. OSHA Amerikas Savienotajās Valstīs nosaka stingrus svina iedarbības ierobežojumus darba vietā.
Svina iegremdēšanas sildītājs hromēšanas tvertnē rada vairākus riskus. Apkopes laikā var saskarties ar svina virsmu, pakļaujot darbiniekus svina iedarbībai. Svins var piesārņot vannu, sagataves un atkritumu plūsmu. Bojāta svina sildītāja utilizācija tiek regulēta kā bīstamie atkritumi.
PTFE nav-toksisks un neregulēts. Tas nepakļauj darbiniekus bīstamiem materiāliem, nepiesārņo vannu, un to var izmest kā parastos rūpnieciskos atkritumus. Svina regulējošais slogs ir likvidēts.
Siltuma pārnese un vatu blīvums
Svina augstākā siltumvadītspēja ļauj tam darboties ar lielāku vatu blīvumu nekā PTFE. Svina sildītājs var nodrošināt tādu pašu jaudu mazākā iepakojumā. Tvertnēs ar ierobežotu sildītāja vietu tā var būt nozīmīga priekšrocība.
PTFE mazāks vatu blīvums nozīmē, ka vienai un tai pašai jaudai ir nepieciešams lielāks virsmas laukums. 6 kW PTFE sildītājam ar jaudu 1,2 W/cm² ir nepieciešams 5000 cm² virsmas laukums -aptuveni trīs līdz četras reizes lielāks par tādas pašas jaudas svina sildītāja virsmas laukumu. Lielās hromētās tvertnēs parasti ir pieejama papildu vieta. Kompaktajās tvertnēs tā var nebūt.
| Parametrs | Svina sildītājs | PTFE sildītājs | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| Vatu blīvums | 3–5 W/cm² | 1,0–1,5 W/cm² | Svins ir kompaktāks |
| Virsmas platība 6 kW | 1200–2000 cm² | 4000–6000 cm² | PTFE prasa vairāk vietas |
| Uzsilšanas-laiks | Ātri | Mērens | Svins reaģē ātrāk |
| Temperatūras kontrole | Labi | Labi | Salīdzināms |
| Kalpošanas laiks | 8-12 gadi | 5-8 gadi | Svins kalpo ilgāk, ja tas nav erodēts |
| Apkope | Bieža tīrīšana, erozijas remonts | Periodiska atkaļķošana | PTFE nepieciešama mazāka apkope |
Svina un PTFE sildītāju veiktspējas salīdzinājums hromētiem pārklājumiem
Kad PTFE ir labāka izvēle
PTFE ir labāka izvēle lielākajai daļai hromēšanas lietojumu. Tas novērš svina toksicitāti un regulējuma problēmas, ir izturīgs pret eroziju, nepiesārņo vannu un prasa mazāku apkopi. Tā mazākam vatu blīvumam ir nepieciešams lielāks virsmas laukums, taču lielākajai daļai hromēšanas tvertņu ir pietiekami daudz vietas.
PTFE ir īpaši izdevīgs augstas{0}}plūsmas vietās, kur svins erodējas, tvertnēs, kur vannas tīrība ir kritiska, un telpās, uz kurām attiecas svina noteikumi.
Kad vēl varētu apsvērt svinu
Svinu joprojām var apsvērt gadījumos, kad sildītāja vieta ir ārkārtīgi ierobežota un ir nepieciešams lielāks svina vatu blīvums, lai tas atbilstu vajadzīgajai jaudai. To var apsvērt arī tad, ja sākotnējās izmaksas ir dominējošais faktors un regulējuma slogs ir pārvaldāms.
Tomēr tendence nozarē ir prom no svina. Normatīvais spiediens, drošības apsvērumi, kā arī PTFE un citu alternatīvu pieejamība noved pie hromēšanas.
Ja neviens materiāls neatbilst pielietojumam
Dažām hromēšanas lietojumprogrammām ir nepieciešams vatu blīvums vai temperatūras iespējas, ko nevar nodrošināt ne svins, ne PTFE. Šādos gadījumos var apsvērt silīcija karbīda vai titāna izmantošanu, lai gan abiem ir ierobežojumi attiecībā uz hromskābes lietošanu. Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ar zemu vatu blīvumu, lielu virsmas laukumu un kompaktu daudzkārtēju dizainu ir piemērota lietojumiem, kur telpa ir ierobežota un svins nav pieņemams. Specifikācijas procesam ir nepieciešama vannas ķīmija, darba temperatūra, tvertnes izmēri un nepieciešamā jauda.
