PTFE apvalkalo-ir Jie sėdi tiesiai į korozinį skystį. Naudojant karštą, mišrią -rūgštį, paprasta, nebrangi nerūdijančio plieno pertvaros plokštė surūdys, įdubs ir galiausiai subyrės, todėl vamzdžių pluoštas subyrės į susivėlusią, nesandarią netvarką. Tinkamos, chemiškai suderinamos pertvarų medžiagos pasirinkimas yra sprendimas, kuris lemia ilgalaikį viso šilumokaičio mechaninį vientisumą.
Šiame straipsnyje pateikiamas sistemingas būdas pasirinkti tinkamąpertvaros medžiaga PTFE šilumokaičio aukštos temperatūros rūgštisreikalingas aptarnavimas, lyginant kieto fluoropolimero pertvaras su metaliniais pamušalais.
Medžiagos, skirtos pertvaroms agresyvioje rūgštinėje aplinkoje
Kietos PTFE arba PFA pertvaros: universalus cheminis atsparumas
Standartinis ir ekonomiškiausias{0}}visiškai korozinių paslaugų sprendimas yra pertvarų gamyba iš tvirtos PTFE arba PFA plokštės. Šios plokštės yra pagamintos iš storų lakštų ir užtikrina universalų cheminį atsparumą visame pH diapazone, net esant aukštesnei temperatūrai (paprastai iki 200 laipsnių PTFE ir šiek tiek aukštesnės PFA). Kieto fluoropolimero pertvaros yra inertiškos beveik visoms rūgštims, įskaitant druskos, sieros, azoto ir vandenilio fluorido rūgšties mišinius.
Reflektoriai yra plastikiniai arba metaliniai šonkauliai, laikantys ryšulio karkasą, o jų medžiaga turi būti tokia pat nepralaidi kaip vamzdžių oda. Tvirtos PTFE pertvaros puikiai atitinka šį reikalavimą korozijos požiūriu.
Kieto fluoropolimero pertvarų apribojimai
Tačiau kietos PTFE pertvaros turi didelių mechaninių apribojimų:
Lankstumas: PTFE yra gana minkšta ir lanksti medžiaga, ypač esant aukštai temperatūrai. Esant dideliems kryžminio-tekėjimo greičiams, kietos PTFE pertvaros gali deformuotis, o tai gali sukelti vamzdžio vibraciją, susidėvėjimą ir galimą vamzdžio gedimą.
Storio reikalavimas: Kad būtų pasiektas panašus į metalinės pertvaros standumas, PTFE pertvara turi būti daug storesnė, -paprastai 2–3 kartus didesnė už plieninės pertvaros storį. Dėl tokio papildomo storio sunaudojamas vertingas apvalkalo skerspjūvio plotas-, todėl sumažėja galimas srauto kelias ir gali padidėti slėgio kritimas.
Šliaužimas ir deformacija: PTFE šliaužia esant nuolatinei mechaninei apkrovai. Laikui bėgant pertvaros skylės gali padidėti, sumažindamos vamzdžių atramą.
Metalinės pertvaros su pamušalu: stiprumo ir cheminio atsparumo derinimas
Didelio-greičio paslaugoms, didelio-skersmens korpusams (pvz., virš 500 mm) arba programoms, kuriose yra didelė srauto-sukelta vibracija, reikalingas stipresnis sprendimas. Metalinė pertvara, -pagaminta iš nerūdijančio plieno, daug -nikelio turinčio lydinio (pvz., Hastelloy arba Inconel) arba titano-, kuris buvo visiškai įdėtas į storą besiūlį PTFE arba PFA pamušalą, suteikia metalo fluoropolimero standumą ir atsparumą cheminiam atsparumui.
Metalinė šerdis išlaiko mechanines apkrovas be deformacijos, o PTFE pamušalas apsaugo nuo bet kokio kontakto tarp agresyvios rūgšties ir metalinio pagrindo. Ši hibridinė konstrukcija siūlo geriausią iš abiejų pasaulių.
Pasirinkimo kriterijai: derinkite pertvaros medžiagą su aptarnavimo sąlygomis
Skysčio greičio ir srauto dinamika
| Korpuso{0}}skysčio greitis | Rekomenduojama pertvaros medžiaga |
|---|---|
| Žemas (mažesnis arba lygus 0,5 m/s) | Tvirtas PTFE arba PFA (sutirštintas dizainas) |
| Vidutinis (0,5–1,5 m/s) | Tvirtas PFA arba metalinis pamušalas (priklausomai nuo skersmens) |
| High (> 1.5 m/s) | Metalinis pamušalas (nerūdijančio plieno arba legiruotojo šerdis) |
Didelio{0}}greičio rūgšties srautai sukuria didelę pasipriešinimo jėgą pertvaroms. Kietos PTFE pertvaros gali pakankamai išsikreipti, kad vamzdis-sutaisytų-smūgį į skylę, todėl nusidėvi. Išklotos metalinės pertvaros išlaiko savo geometriją ir skylių išlygiavimą, apsaugodamos nuo tokių pažeidimų.
Korpuso skersmuo ir pertvaros ilgis
Mažo korpuso skersmens (mažesnio nei 300 mm) PTFE pertvaros tarpatramis be atramos yra trumpas, o deformacijos išlieka priimtinos. Didesniems korpusams (virš 500 mm) tvirta PTFE pertvara veikia labiau kaip lanksti membrana nei standi atrama. Tokiais atvejais labai pageidautina metalinė pertvara su pamušalu.
Cheminio kokteilio specifika
Oksiduojančios rūgštys(pvz., karšta koncentruota azoto rūgštis, Aqua Regia): PTFE ir PFA yra labai atsparūs. Pasirinkimas tarp kieto ir pamušalo priklauso nuo mechaninių poreikių.
Redukuojančios rūgštys(pvz., karšta druskos rūgštis, praskiesta sieros rūgštis): vėlgi, puikus abiejų medžiagų atsparumas.
Vandenilio fluorido rūgštis (HF): Stiklo{0}}užpildyto PTFE reikėtų vengti, nes HF atakuoja stiklą. Reikalingas grynas PTFE arba PFA. Metalinių pertvarų su pamušalu šerdies medžiaga turi būti atspari HF- (pvz., Monel arba Hastelloy C-2000), jei yra skylučių defektų.
Sumaišytos rūgštys su abrazyvinėmis kietosiomis medžiagomis: Pamušalu metalinė pertvara su storesniu PFA pamušalu (2–3 mm) užtikrina geresnį atsparumą erozijai nei vientisa tokio pat storio PTFE pertvara.
Patikimo{0}}ilgalaikio našumo techninės aplinkybės
Standumo palyginimas: PTFE ir pamušalu metalas
PTFE tamprumo modulis kambario temperatūroje yra maždaug 0,5 GPa, o temperatūrai artėjant prie 200 laipsnių jis žymiai sumažėja. Nerūdijančio plieno modulis yra ~200 GPa{11}}400 kartų standesnis. Todėl kietas PTFE pertvaras turi būti proporcingai storesnis (dažnai 20–30 mm, palyginti su 5–10 mm plienine pertvara), kad būtų pasiektas panašus atsparumas deformacijai. Šis papildomas storis padidina medžiagos sąnaudas ir sumažina efektyvų korpuso pusės srauto plotą.
Priešingai, pamuštoje metalinėje pertvaroje naudojama standartinio storio (pvz., 6 mm) plieninė šerdis su plonu PTFE pamušalu (paprastai bendras storis 2–3 mm). Bendras storis išlieka nedidelis, išsaugant srauto plotą ir išlaikant šilumokaičio kompaktiškumą.
Esminis tobulo pamušalo sukibimo reikalavimas
Kad metalinė pertvara su pamušalu veiktų saugiai, PTFE arba PFA pamušalas turi būti nepriekaištingai prilipęs prie metalinio pagrindo ir visiškai be skylių ar įtrūkimų. Dėl bet kokio plyšio ar išsisluoksniavimo už pamušalo gali prasiskverbti agresyvi karšta rūgštis. Kai rūgštis susiliečia su metaline šerdimi, prasideda plyšių korozija arba duobės. Korozijos produktai (metalo jonai) taip pat gali užteršti proceso skystį. Sunkiais atvejais vietinė korozija perforuoja metalą, todėl pamušalas susiburia ir sugenda.
Išklotų pertvarų gamybos metodai apima:
Laisvas pamušalas su interferenciniu prigludimu: PTFE įdėklas yra mechaniškai užfiksuotas ant metalinės šerdies. Šis metodas leidžia tam tikrą santykinį judėjimą, tačiau kyla pavojus, kad skysčiai gali patekti, jei kraštai nėra kruopščiai užsandarinti.
Klijavimas arba sukepinimas: PTFE įdėklas sukepinamas ant chemiškai išgraviruoto metalo paviršiaus, sukuriant beveik -tobulą sukibimą. Tai yra tinkamiausias būdas teikti aukštos-temperatūrinės rūgšties paslaugas.
Įpurškimo formavimas (PFA): PFA gali būti įpurškiamas-aplink metalinę šerdį, sukuriant vientisą, tuščią{1}}kapsuliaciją.
Pagaminus visas apmuštas pertvaras reikia išbandyti kibirkšties-(aukštos-įtampos atostogų aptikimas), kad būtų patvirtinta, ar nėra skylučių.
Deflektorių angos dizainas ir vamzdžių atrama
Skylės, per kurias praeina PTFE vamzdžiai, turi būti tinkamo dydžio, kad būtų galima šiluminei plėtrai be per didelio tarpo. Kietųjų PTFE pertvarų skylės tarpas paprastai yra 0,5–1,0 mm didesnis nei vamzdžio OD. Metalinėms pertvaroms su pamušalu naudojamas panašus tarpas, tačiau metalinė šerdis užtikrina nuoseklią skylės geometriją, kuri laikui bėgant nešliaužia ir nesideformuoja.
Išvada: pasirinkimas tarp gryno pasipriešinimo ir palaikomos jėgos
Tinkamos pertvaros medžiagos pasirinkimas PTFE šilumokaičiui, kai naudojamas aukštoje{0}}temperatūroje, yra svarbus mechaninis ir cheminis sprendimas. Tai pasirinkimas tarp universalaus, gryno kieto fluoropolimero atsparumo ir standaus, atraminio metalo tvirtumo. Mažo-greičio, mažo-skersmens ar biudžetui jautrioms programoms tvirtos PTFE arba PFA pertvaros siūlo patikimą aptarnavimą be pamušalo gedimo rizikos. Didelio -greičio srautams, dideliems korpuso skersmenims ar bet kokiam darbui, kai susirūpinimą kelia mechaninė vibracija, metalinė pertvara užtikrina reikiamą tvirtumą ir ilgalaikį{7}}matmenų stabilumą.
Paslėpta, vidinė šilumokaičio struktūra turi būti pagaminta iš medžiagos, kuri yra tokia pat tvirta kaip ir išorinė danga. Nesvarbu, ar jie yra kieti, ar su pamušalu, pasirinkta pertvaros medžiaga turi būti atspari tokiai pat agresyviai cheminei medžiagai kaip ir patys vamzdžiai. Kruopščiai įvertinus skysčio greitį, apvalkalo skersmenį ir konkretų rūgšties kokteilį, galima pagrįstai pasirinkti-tokį, kuris užtikrins dešimtmečius trunkantį-be problemų, o ne priešlaikinį griuvimą ir nuotėkį.
