Tiksliųjų dalių gamintojas įrengė PTFE panardinamąjį šildytuvą į tirpiklio{0}}valymo baką. Tirpiklis buvo chloruotas angliavandenilis, naudojamas apdirbimo alyvoms ir srauto likučiams pašalinti. Šildytuvas buvo įvertintas pagal temperatūrą ir vatų tankį. Jis sugedo po trijų mėnesių-ne dėl cheminės PTFE atakos, o dėl prasiskverbimo tirpikliui, kuris pablogino MgO izoliaciją ir sukėlė žemės gedimą. Polimeras buvo nepažeistas. Šildytuvo nebuvo.
Tirpikliai{0}}pagrįsti valymo skysčiai yra kitokie iššūkiai nei vandeniniai chemijos skysčiai. Dauguma tirpiklių chemiškai nepuola PTFE, tačiau jie lengviau nei vanduo prasiskverbia į polimerą. Jų mažas klampumas ir didelis difuziškumas leidžia jiems greičiau prasiskverbti pro apvalkalą ir pasiekti MgO izoliaciją per mėnesius, o ne metus. Dėl to greitai sumažėja izoliacijos varža ir galimi elektros gedimai.
Kodėl tirpikliai prasiskverbia PTFE greičiau nei vanduo
Prasiskverbimas yra difuzijos procesas. Molekulės juda per polimero matricą, susispausdamos tarp grandinių. Mažesnės molekulės sklinda greičiau. Molekulės, turinčios afinitetą polimerui-panašius tirpumo parametrus-, taip pat difunduoja greičiau.
Vanduo yra maža molekulė, tačiau jis yra polinis ir turi mažą afinitetą nepolinei PTFE matricai. Jis prasiskverbia lėtai. Dauguma organinių tirpiklių yra nepoliniai arba silpnai poliniai ir turi didesnį afinitetą PTFE. Jie lengviau ištirpsta polimero paviršiuje ir greičiau pasklinda per matricą.
Chlorinti tirpikliai, tokie kaip metileno chloridas, trichloretilenas ir perchloretilenas, yra ypač agresyvūs. Jų mažas molekulinis dydis ir vidutinis afinitetas PTFE leidžia jiems prasiskverbti pro apvalkalą per savaites ar mėnesius.
| Tirpiklio tipas | Molekulinis dydis | Afinitetas PTFE | Prasiskverbimo greitis | Laikas iki izoliacijos gedimo |
|---|---|---|---|---|
| Vanduo | Mažas | Žemas | Labai žemas | 2-5 metai |
| Alkoholiai | Mažas | Vidutinis | Žemas – Vidutinis | 1-3 metai |
| Ketonai | Mažas | Vidutinis | Vidutinis | 8-18 mėnesių |
| Chlorinti tirpikliai | Mažas | Vidutinis – didelis | Aukštas | 3-8 mėn |
| Aromatiniai tirpikliai | Vidutinis | Aukštas | Aukštas | 2-6 mėn |
| Alifatiniai angliavandeniliai | Vidutinis | Aukštas | Vidutinis – didelis | 4-12 mėnesių |
Tirpiklio prasiskverbimo per PTFE greitis ir jų įtaka izoliacijos varžai
Temperatūros poveikis tirpiklio pralaidumui
Temperatūra pagreitina tirpiklio prasiskverbimą taip pat, kaip pagreitina vandens prasiskverbimą. Kiekvienas 10 laipsnių padidėjimas maždaug dvigubai padidina difuzijos greitį. Tirpiklis, kuriam reikia dvylikos mėnesių, kad prasiskverbtų į apvalkalą 40 laipsnių temperatūroje, gali prasiskverbti per šešis mėnesius, kai temperatūra yra 50 laipsnių, ir per tris mėnesius, kai temperatūra yra 60 laipsnių.
Tirpiklių valymo bakai dažnai veikia aukštesnėje temperatūroje, kad pagerintų valymo efektyvumą. 60–70 laipsnių bakas yra ypač reiklus PTFE panardinamiesiems šildytuvams, nes didelio difuziškumo ir aukštesnės temperatūros derinys pagreitina prasiskverbimą.
| Darbinė temperatūra | Santykinis prasiskverbimo greitis | Laikas iki izoliacijos gedimo | Numatomas tarnavimo laikas |
|---|---|---|---|
| 30 laipsnių | 1× | 12-18 mėnesių | 2-3 metai |
| 40 laipsnių | 2× | 6-12 mėnesių | 1-2 metai |
| 50 laipsnių | 4× | 3-6 mėn | 6-12 mėnesių |
| 60 laipsnių | 8× | 6-12 savaičių | 3-6 mėn |
| 70 laipsnių | 16× | 3-6 savaites | 4-8 savaites |
Tirpiklio pralaidumas ir tarnavimo laikas priklauso nuo darbinės temperatūros
Kodėl tirpiklio prasiskverbimas kenkia labiau nei vandens prasiskverbimas
Vandens prasiskverbimas sumažina izoliacijos varžą, bet chemiškai nepažeidžia MgO. Tirpiklio pralaidumas skiriasi. Daugelis organinių tirpiklių reaguoja su MgO užpildu arba jį ištirpdo, sukurdami laidžius kelius ir korozines medžiagas.
Chlorinti tirpikliai gali suirti aukštesnėje temperatūroje, kai liečiasi su MgO, išskirdami druskos rūgštį. Rūgštis atakuoja MgO ir atsparumo elementą, sukeldama greitą degradaciją. Šildytuvas sugenda iš vidaus, nors PTFE apvalkalas atrodo nepažeistas.
MgO pasiekiantis tirpiklis taip pat kelia gaisro pavojų. Organiniai tirpikliai yra degūs, o šildytuvas, į izoliaciją sugėręs tirpiklį, elementui perkaitus gali užsidegti. Tai yra saugumo ir patikimumo susirūpinimas.
Praktinės tirpiklio aptarnavimo gairės
PTFE panardinamieji šildytuvai netinka visoms tirpiklių{0}}pagrindų valymo reikmėms. Tirpikliai, kurių prasiskverbimas yra mažas,-pvz., vanduo-mišrūs alkoholiai ir silpni ketonai, esant vidutinei temperatūrai,-PTFE gali būti priimtinas atidžiai stebint. Naudojant chloruotus tirpiklius, aromatinius tirpiklius ir naudojant aukštą{6}}temperatūrą, PTFE nerekomenduojama.
Šiais atvejais reikėtų apsvarstyti alternatyvias medžiagas. Kvarcas yra atsparus daugumai tirpiklių ir turi mažesnį pralaidumą. Nerūdijantis plienas 316L yra atsparus daugeliui tirpiklių, tačiau gali rūdyti chloruotoje aplinkoje. Titanas yra atsparus daugumai tirpiklių, bet yra brangus.
| Tirpiklio tipas | PTFE tinkamumas | Rekomenduojama alternatyva | Pastabos |
|---|---|---|---|
| Vandeniniai valikliai | Puikiai | - | PTFE yra idealus |
| Alkoholiai,<50°C | Geras | - | Stebėkite izoliacijos varžą |
| Ketonai,<50°C | Vidutinis | Kvarcas | Trumpesnis tarnavimo laikas |
| Chlorinti tirpikliai | Nerekomenduojama | Kvarcas, nerūdijantis plienas | Gaisro pavojus, prasiskverbimas |
| Aromatiniai tirpikliai | Nerekomenduojama | Kvarcas, nerūdijantis plienas | Didelis pralaidumas |
| Alifatiniai angliavandeniliai | Ribinis | Kvarcas, nerūdijantis plienas | Vidutinis prasiskverbimas |
PTFE tinkamumas ir alternatyvos tirpiklių{0}}pagrindiniams valymo skysčiams
Stebėjimas ir priežiūra tirpiklių tarnyboje
Jei PTFE naudojamas tirpikliuose, būtina stebėti izoliacijos varžą. Mėnesinis megohmometro testas atskleidžia prasiskverbimo tendenciją. Daugiau nei 20 % sumažėjimas nuo pradinio lygio rodo, kad tirpiklis pasiekia MgO.
Gnybtų korpusas turi būti sandariai uždarytas ir išvėdintas, kad nesikauptų tirpiklio garai. Tirpiklių garai yra sunkesni už orą ir gali kauptis žemai{1}}tvirtintuose korpusuose. Tinkama ventiliacija arba prapūtimas sumažina garų patekimo ir gaisro riziką.
Reguliarus apvalkalo valymas pašalina tirpiklio likučius ir nuosėdas, kurios gali pagreitinti prasiskverbimą. Pakanka minkšto audinio ir suderinamo tirpiklio. Abrazyvinis valymas pažeidžia PTFE paviršių ir sukuria branduolio susidarymo vietas tolesniam prasiskverbimui.
Kai PTFE nėra tinkamas pasirinkimas
PTFE nėra tinkamas pasirinkimas aukštesnės temperatūros valymo skysčiams, kurių pagrindą sudaro-tirpikliai, chloruotiems ar aromatiniams tirpikliams arba tais atvejais, kai kyla gaisro pavojus. Tokiais atvejais kvarcas arba nerūdijantis plienas gali būti tinkamesnis, priklausomai nuo tirpiklio ir darbo temperatūros.
Individualizuota PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su storesniais apvalkalais ir sandariais gnybtų gaubtais prailgina tarnavimo laiką naudojant švelnų tirpiklį, tačiau ji negali įveikti pagrindinių PTFE prasiskverbimo į agresyvius tirpiklius apribojimų. Specifikacijos procesas reikalauja tirpiklio sudėties, veikimo temperatūros ir ankstesnių šildytuvų prasiskverbimo istorijos.
