Dvi medžiagos, kurios ant popieriaus atrodo keičiamos
Cheminio apdorojimo įmonė nurodo šilumokaitį sieros rūgšties aptarnavimui 150 laipsnių temperatūroje. Pirkimo dokumente vamzdžio medžiaga nurodyta „PTFE arba lygiavertė“, o vamzdžio matmenys – 6 mm OD su 0,8 mm sienele. Gautos dvi kainos: viena su PTFE vamzdeliais ir viena su PFA vamzdeliais. PFA kaina yra 15% didesnė, o pristatymo laikas yra keturiomis savaitėmis ilgesnis.
Pasirinkimas atliekamas pagal mažesnę kainą ir užsakomas PTFE blokas. Įrenginys sumontuotas ir veikia maždaug 14 mėnesių, kol susidaro nuotėkis vamzdžio{2}}į-vamzdžio lakštų jungtyje. Patikrinimo metu nustatyta, kad PTFE sujungimo vietoje įslinko, o suvirinimo siūlė įtrūko. PFA blokas, jei jis būtų buvęs pasirinktas, būtų turėjęs suvirintą jungtį su didesniu atsparumu valkšnumui esant darbo temperatūrai.
Pasirinkimo sprendimas, kuris atrodė kaip paprastas kainų palyginimas, iš tikrųjų buvo sprendimas dėl maksimalios darbinės temperatūros ir abiejų medžiagų jungties vientisumo.
Cheminės struktūros skirtumas
PTFE ir PFA yra perfluorinti polimerai, tai reiškia, kad anglies stuburas yra visiškai apsaugotas fluoro atomų. Skirtumas yra šoninėse grandinėse. PTFE turi linijinę struktūrą be šoninių grandinių. PFA turi linijinę struktūrą su perfluoralkoksi šoninėmis grandinėmis, kurios yra pritvirtintos prie pagrindo.
PFA esančios šoninės grandinės sutrikdo polimero kristališkumą ir sumažina lydalo klampumą. Mažesnis lydalo klampumas leidžia apdoroti PFA lydalo ekstruzijos ir įpurškimo būdu, todėl vamzdžiai ir komponentai yra lygesnio paviršiaus ir patikimesnių suvirintų jungčių nei PTFE.
Linijinė PTFE struktūra sukuria didesnį kristališkumą, todėl PTFE yra didesnis tempiamasis stiprumas, didesnis atsparumas valkšnumui ir aukštesnė nuolatinė eksploatavimo temperatūra nei PFA.
Didžiausias darbinės temperatūros skirtumas
Maksimali nepertraukiamo eksploatavimo temperatūra PTFE yra 260 laipsnių, o PFA – 260 laipsnių. Abi medžiagos turi tą pačią nominalios temperatūros ribą. Praktinis skirtumas atsiranda aukštesnėje diapazono dalyje, kur pradeda skirtis mechaninės savybės.
150 laipsnių temperatūroje abi medžiagos išlaiko pakankamą mechaninį stiprumą šilumokaičio eksploatavimui. Esant 200 laipsnių kampui, PTFE išlaiko maždaug 70 % savo kambario temperatūros tempimo stiprumo, o PFA išlaiko maždaug 50 %. 250 laipsnių temperatūroje PTFE išlaiko maždaug 50%, o PFA – maždaug 30%.
Praktinė reikšmė yra ta, kad esant aukštesnei nei 200 laipsnių temperatūrai, PTFE yra geresnis pasirinkimas komponentams, kurių sudėtyje yra slėgio, o PFA yra tik mažesnio{2}}įtempimo atveju.
Atsparumo šliaužimui skirtumas
Valkšnumas yra lėta medžiagos deformacija esant nuolatinei apkrovai. PTFE atsparumas valkšnumui yra geresnis nei PFA dėl didesnio kristališkumo ir linijinės struktūros. Skirtumas ypač didelis esant aukštai temperatūrai.
Šilumokaityje vamzdžiai ir vamzdžio lakštas yra nuolat apkraunami dėl vidinio slėgio ir šiluminio plėtimosi. Vamzdžio-su{2}}vamzdžio lakštų jungtys patiria nuolatinę apkrovą dėl jungties suspaudimo. Laikui bėgant medžiaga šliaužia, o jungtis gali atsilaisvinti.
PTFE šliaužia mažesniu greičiu nei PFA esant tokiai pačiai temperatūrai ir įtempiams. Eksploatuojant aukštoje temperatūroje{1}}šis skirtumas lemia jungties tarnavimo laiką. PTFE jungtis gali trukti 10–15 metų, o PFA jungtis – 5–8 metus.
Suvirinimo vientisumo skirtumas
Dėl mažesnio lydalo klampumo PFA galima suvirinti patikimiau nei PTFE. PFA suvirinimo zona yra homogeniškesnė, o suvirinimo stipris paprastai sudaro 90–95 % pradinės medžiagos stiprumo. PTFE suvirinimo zona yra ne tokia vienalytė, o suvirinimo stipris paprastai sudaro 70–85 % pradinės medžiagos stiprumo.
Suvirinimo vientisumo skirtumas ypač svarbus vamzdžių -su PFA jungtis yra patikimesnė nei PTFE jungtis, o PFA jungties tarnavimo laikas yra ilgesnis.
Paviršiaus lygumo skirtumas
PFA gali būti išspaudžiamas lygesniu paviršiumi nei PTFE dėl mažesnio lydalo klampumo. Lygesnis paviršius sumažina nuosėdų ir dalelių sukibimą, o tai sumažina užsiteršimo greitį ir valymo dažnumą.
Dirbant su rūgštimi aukštoje-temperatūroje, lygesnis PFA paviršius yra pranašumas, nes rūgštis gali susidaryti nuosėdų ant vamzdžio paviršiaus, o nuosėdos sumažina šilumos perdavimo koeficientą. Lygesnis paviršius taip pat sumažina dalelių susidarymą, o tai svarbu naudojant didelio-grynumo įrenginius.
Dviejų medžiagų palyginimas aukštoje{0}}temperatūroje
Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinamos PTFE ir PFA šilumokaičių eksploatacinės charakteristikos ir sąnaudos, naudojant sieros rūgštį 150 laipsnių temperatūroje su 50% sieros rūgštimi.
| Būdingas | PTFE šilumokaitis | PFA šilumokaitis | Privalumas |
|---|---|---|---|
| Maksimali nuolatinė eksploatavimo temperatūra | 260 laipsnių | 260 laipsnių | Lygus |
| Tempimo stipris 150 laipsnių kampu | 70% RT | 60% RT | PTFE |
| Tempimo stipris 200 laipsnių kampu | 50% RT | 35% RT | PTFE |
| Atsparumas šliaužimui 150 laipsnių kampu | Aukštas | Vidutinis | PTFE |
| Atsparumas šliaužimui 200 laipsnių kampu | Vidutinis | Žemas | PTFE |
| Suvirinimo stiprumas | 70–85% tėvų | 90–95% tėvų | PFA |
| Paviršiaus lygumas | Geras | Puikiai | PFA |
| Atsparumas užteršimui | Vidutinis | Aukštas | PFA |
| Cheminis atsparumas sieros rūgščiai | Puikiai | Puikiai | Lygus |
| Tarnavimo laikas aukštoje{0}}temperatūroje rūgštyje | 10-15 metų | 8-12 metų | PTFE |
| Kapitalo sąnaudos už 30 kW muitą | $28,000 | $32,000 | PTFE |
| Montavimo kaina | $3,000 | $3,000 | Lygus |
| Metinės priežiūros išlaidos | $2,000 | $2,500 | PTFE |
| Bendra penkerių{0}} metų kaina | $50,000 | $55,000 | PTFE |
Penkerių{0}}metų bendrųjų išlaidų vertės sudaro 600 USD per valandą gamybos vertę ir apima kapitalo sąnaudas, įrengimo išlaidas ir priežiūros išlaidas per penkerius metus.
Kai PFA yra geresnis pasirinkimas
PFA yra geresnis pasirinkimas keliose konkrečiose programose.
Aukšto{0}}grynumo paslauga.PFA paviršius lygesnis ir dalelių generavimas yra mažesnis nei PTFE, todėl jis tinka puslaidininkių ir farmacijos reikmėms, kai kyla susirūpinimas dėl dalelių užteršimo.
Užteršimo paslauga.Lygesnis PFA paviršius sumažina nuosėdų sukibimą, o tai sumažina užsiteršimo greitį ir valymo dažnumą.
Suvirintų jungčių -kritinė paslauga.PFA suvirinimo siūlės yra patikimesnės nei PTFE suvirinimo siūlės, todėl PFA yra geresnis pasirinkimas aptarnavimui, kai jungties vientisumas yra labai svarbus.
Žemesnės{0}}temperatūros paslauga.Esant žemesnei nei 150 laipsnių temperatūrai, abi medžiagos veikia gerai, o lygesnis PFA paviršius ir patikimesnės suvirinimo siūlės gali būti palankios PFA, nepaisant didesnių sąnaudų.
Individualiai pagaminti{0}}komponentai.PFA gali būti suformuotas į sudėtingas formas, kurias sunku pagaminti naudojant PTFE, todėl jis tinka pagal užsakymą pagamintiems{0}}šilumokaičio komponentams.
Kai PTFE yra geresnis pasirinkimas
PTFE yra geresnis pasirinkimas keliose konkrečiose programose.
Aukštos{0}}temperatūros aptarnavimas virš 200 laipsnių .PTFE išlaiko savo mechaninį stiprumą aukštesnėje nei 200 laipsnių temperatūroje, o PFA suminkštėja ir praranda stiprumą.
Aukšto{0}}slėgio paslauga.PTFE atsparumas valkšnėjimui yra didesnis nei PFA, todėl jis tinkamas aukšto{0} slėgio eksploatavimui, kai nuolatinė apkrova yra didelė.
Didelis šilumokaičių aptarnavimas.PTFE yra pigesnis nei PFA, todėl jis tinka dideliems šilumokaičiams, kur kapitalo sąnaudos yra svarbus veiksnys.
Terminių dviračių paslauga.PTFE atsparumas šiluminiam smūgiui yra didesnis nei PFA, todėl jis tinkamas naudoti dažnai keičiantis temperatūrai.
Ilgo tarnavimo laiko reikalavimas.PTFE atsparumas valkšnumui ir ilgesnis tarnavimo laikas nei PFA aukštoje{0}}temperatūroje, todėl jis tinka naudoti, kai tarnavimo laikas yra esminis veiksnys.
Aukštos{0}}temperatūrinės rūgšties paslaugos specifikacijos parametrai
Įrangos inžinieriai, vertinantys PTFE ir PFA šilumokaičius, skirtus aukštos temperatūros rūgščių priežiūrai, turėtų patvirtinti šiuos parametrus tiekėjui.
Rūgščių chemija.Nurodykite rūgšties sudėtį, įskaitant koncentraciją ir teršalus.
Darbinė temperatūra.Nurodykite maksimalią darbinę temperatūrą ir numatomą temperatūros profilį.
Darbinis slėgis.Nurodykite didžiausią darbinį slėgį.
Šilumos apkrova ir paviršiaus plotas.Kiekvienam medžiagos variantui nurodykite šilumos apkrovą ir reikalingą paviršiaus plotą.
Jungtinis dizainas.Nurodykite vamzdžio{0}}į-vamzdžio lakštų jungties dizainą ir reikalingą suvirinimo stiprumą.
Paviršiaus apdaila.Nurodykite reikiamą paviršiaus apdailą užterštumui ir dalelių kontrolei.
Terminis dviratis.Nurodykite numatomą šiluminių ciklų skaičių ir dydį.
Tarnavimo trukmės reikalavimas.Nurodykite numatomą tarnavimo laiką ir keitimo grafiką.
Medžiagos parinkimas pagal temperatūrą ir sujungimo reikalavimus
Pasirinkimas tarp PTFE ir PFA šilumokaičių aukštoje temperatūroje{0}} priklauso nuo temperatūros, slėgio, jungties vientisumo reikalavimų ir paviršiaus apdailos reikalavimų. PTFE turi didesnį atsparumą valkšnumui ir aukštesnę praktinę temperatūros ribą, o PFA turi geresnį suvirinimo vientisumą ir lygesnį paviršių.
Pasirinkimo sprendimas turėtų būti pagrįstas konkrečia įrenginio{0}}analize, apimančia kapitalo sąnaudas, įrengimo išlaidas, priežiūros išlaidas ir gamybos nuostolių poveikį. Paprastas skaičiuoklės modelis su šiais išlaidų komponentais suteikia informaciją, reikalingą sprendimui priimti.
Aukštos{0}}temperatūros rūgščių aptarnavimo įrenginiams, vertinantiems šilumokaičio parinktis, medžiagos turėtų būti parenkamos atsižvelgiant į bendrąsias nuosavybės išlaidas per numatomą tarnavimo laiką, o ne tik į kapitalo sąnaudas ar šilumines savybes. Didesnes kapitalo sąnaudas turintis PFA įrenginys gali turėti mažesnes eksploatavimo išlaidas, jei jam reikia mažiau priežiūros ir jis gamina mažiau dalelių.
Įrangos inžinieriai ir pirkimų specialistai, vertinantys PTFE šilumokaičio specifikacijas, skirtas aukštoje -temperatūros rūgščiai arba kitoms korozinėms paslaugoms, gali paprašyti projekto peržiūros, apimančios rūgšties chemiją, darbinę temperatūrą, darbinį slėgį, jungties dizainą, paviršiaus apdailą ir eksploatavimo trukmės reikalavimus, kad patvirtintų, kad medžiagos pasirinkimas atitinka faktines eksploatavimo sąlygas ir įrenginio sąnaudų struktūrą.
