Metalo apdailos cechas po penkių mėnesių tarnybos ištraukė PTFE panardinamąjį šildytuvą iš šarminio valymo bako. Apvalkalo paviršius buvo padengtas kieta, stikline plėvele, kuri buvo atspari pašalinimui praskiesta rūgštimi. Techninės priežiūros komandai teko naudoti kaltą, kad nuplėštų plėvelę, kuri keliose vietose nugraužė PTFE. Plėvelė nebuvo įprasta kalcio karbonato skalė. Tai buvo silikatinis stiklas, susilydęs ant šildytuvo paviršiaus.
Silikatinio stiklo plėvelės yra vienos iš patvariausių PTFE panardinamųjų šildytuvų nuosėdų. Jie susidaro šarminėse valymo voniose, kuriose yra natrio silikato – įprasto buferio, korozijos slopinimo ir dirvožemio suspensijos priedo. Silikatas polimerizuojasi ant karštų paviršių, sudarydamas į stiklą panašų sluoksnį, kuris chemiškai susijungia su PTFE.
Kodėl ant karštų paviršių susidaro silikatinės plėvelės
Natrio silikatas yra natrio oksido ir silicio dioksido mišinys. Tirpale jis egzistuoja kaip silikato jonai. Kai tirpalas susiliečia su karštu paviršiumi, silikatas polimerizuoja -silikato jonus, sudarydamas ilgas grandines ir tinklus. Polimerizaciją lemia temperatūra ir vandens garavimas karštame paviršiuje.
Polimerizuotas silikatas sudaro kietą, chemiškai atsparią ir glaudžiai su paviršiumi prilipusią plėvelę. Plėvelė auga, nes atsiranda daugiau silikato nuosėdų. Laikui bėgant jis tampa storesnis ir labiau stiklinis-. Skirtingai nuo karbonato nuosėdų, kurios prilimpa mechaniniu blokavimu, silikatinės plėvelės chemiškai susijungia su PTFE paviršiumi.
| Silikato koncentracija | Vonios temperatūra | Apvalkalo paviršiaus temperatūra | Filmo formavimosi greitis | Laikas iki 1 mm plėvelės |
|---|---|---|---|---|
| 1–2% | 60 laipsnių | 75 laipsnių | Žemas | 6-12 mėnesių |
| 2–4% | 70 laipsnių | 85 laipsnių | Vidutinis | 3-6 mėn |
| 4–6% | 75 laipsnių | 95 laipsnių | Aukštas | 6-12 savaičių |
| >6% | 80 laipsnių | 105 laipsnių + | Labai aukštas | 3-6 savaites |
Silikato plėvelės susidarymo greitis, priklausomai nuo koncentracijos ir apvalkalo temperatūros
Kodėl silikatinės plėvelės kenkia labiau nei karbonatinės nuosėdos
Karbonato nuosėdos yra gana minkštos ir porėtos. Jis prilimpa dėl mechaninio blokavimo ir silpnų van der Waals jėgų. Praskiesta rūgštis ją ištirpdo, o apačioje esantis PTFE paviršius paprastai yra nepažeistas.
Silikatinės plėvelės yra skirtingos. Jie yra kieti, tankūs ir chemiškai sujungti su PTFE. Silikatinis tinklas sudaro kovalentinius ryšius su polimero paviršiumi. Plėvelė netirpsta rūgštyje. Reikalingas šarminis valymas arba mechaninis pašalinimas.
Mechaninis pašalinimas-grandymas, kalimas arba abrazyvinis pūtimas-pažeidžia PTFE ir sukuria branduolio susidarymo vietas būsimam plėvelės susidarymui. Pažeistos vietos yra jautresnės silikatiniam sujungimui nei originalus lygus paviršius.
Apvalkalo paviršiaus temperatūros vaidmuo
Silikato polimerizacijos greitis didėja didėjant temperatūrai. Kiekvienas 10 laipsnių padidėjimas maždaug dvigubai padidina greitį. Šildytuvas, veikiantis 95 laipsnių paviršiaus temperatūroje, sudaro silikatinę plėvelę dvigubai greičiau nei esant 85 laipsnių temperatūrai.
Paviršiaus temperatūra priklauso nuo vatų tankio ir srauto sąlygų. Šildytuvo, veikiančio 1,4 W/cm², vidutinio maišymo vonioje paviršiaus temperatūra gali būti 15–20 laipsnių aukštesnė už tūrį. 0,9 W/cm² šildytuvo paviršiaus temperatūra gali būti tik 10–12 laipsnių virš tūrio. Mažesnis vatų tankis sumažina paviršiaus temperatūrą ir sulėtina plėvelės susidarymą.
Silikatinės plėvelės susidarymo prevencija
Veiksmingiausia prevencija – sumažinti apvalkalo paviršiaus temperatūrą. Mažesnis vatų tankis išlaiko paviršių vėsesnį ir lėtina polimerizacijos greitį. Šildytuvui, veikiančiam 0,9 W/cm², gali prireikti dvigubai ilgiau, kad susidarytų 1 mm plėvelė, nei esant 1,4 W/cm².
Poliruotas paviršius sumažina silikatinės plėvelės sukibimo stiprumą. Lygus paviršius suteikia mažiau branduolio susidarymo vietų ir mažiau mechaninio blokavimo. Poliruoti paviršiai pailgina valymo intervalą 30–50%, lyginant su standartiniais paviršiais.
Reguliarus valymas pašalina plėvelę, kol ji tampa stora ir patvari. Ploną plėvelę lengviau pašalinti nei storą. Valymo intervalas turėtų būti pagrįstas patikrinimo išvadomis, o ne fiksuotu kalendoriumi.
| Prevencinė priemonė | Poveikis plėvelės formavimuisi | Įgyvendinimas |
|---|---|---|
| Mažesnis vatų tankis, 0,9 W/cm² | Lėtesnė polimerizacija | Šildytuvo dizainas |
| Poliruotas paviršius | Sumažėjęs sukibimas | Šildytuvo apdaila |
| Reguliarus valymas | Apsaugo nuo storos plėvelės | Priežiūros grafikas |
| Sumažinta silikato koncentracija | Mažesnis nusėdimo greitis | Vonios chemijos kontrolė |
Silikato plėvelės susidarymo šarminiuose valikliuose prevencijos priemonės
Silikatinių plėvelių valymas nepažeidžiant šildytuvo
Silikatinės plėvelės netirpsta rūgštyje. Jie reikalauja šarminio valymo arba mechaninio pašalinimo.
Šarminis valymo tirpalas -paprastai 5–10 % natrio hidroksido 50–60 laipsnių temperatūroje -gali suminkštinti silikato plėvelę ir leisti ją nuvalyti šepečiu. Valymo tirpalas turi būti cirkuliuojamas arba maišomas, kad išlaikytų kontaktą su plėvele. Išvalius šildytuvą reikia patikrinti, ar plėvelė nuimta.
Mechaninis pašalinimas turėtų būti paskutinė priemonė. Jei būtinas mechaninis pašalinimas, naudokite plastikinį grandiklį arba minkštą šepetį. Nenaudokite vielinių šepečių, metalinių grandiklių ar abrazyvinių trinkelių, nes tai sugadins PTFE.
Kai silikatinė plėvelė rodo specifikacijos problemą
Šildytuvas, kuris, nepaisant reguliaraus valymo, sukuria storas silikatines plėveles, rodo, kad šildytuvas veikia vatų tankiu, kuris yra per didelis vonios chemijai. Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su mažesniu vatų tankiu, poliruotu paviršiumi ir didesniu paviršiaus plotu pašalina pagrindinę silikato nusėdimo priežastį. Specifikacijos procesas reikalauja vonios chemijos, silikato koncentracijos, darbinės temperatūros ir reikiamos galios. Įrenginiams, kuriuose yra silikato{3}}su šarminių valiklių, šis pritaikymas-sumažina plėvelės susidarymą ir pailgina šildytuvo tarnavimo laiką.
