Dengimo cecho inžinierius nurodė pakaitinį PTFE panardinamąjį šildytuvą sieros rūgšties anodavimo voniai 25 laipsnių temperatūroje. Pardavėjo korozijos diagrama parodė, kad PTFE yra „puikus“ visose sieros rūgšties koncentracijose ir temperatūroje. Inžinierius užsakė šildytuvą, jį sumontavo ir jis gerai veikė trejus metus. Antrasis inžinierius, nurodydamas šildytuvą kitam bakui, naudojo tą pačią diagramą ir užsakė tą patį šildytuvą 50% sieros rūgšties voniai 90 laipsnių kampu. Šildytuvas sugedo per aštuonis mėnesius. Diagramoje buvo parašyta „puiku“. Realybė buvo niuansesnė.
Korozijos diagramos yra naudingos priemonės, tačiau jos dažnai yra pernelyg supaprastintos. Jie vertina medžiagas kaip puikias, geras, teisingas arba nerekomenduojamas įvairiuose koncentracijos ir temperatūros diapazonuose. PTFE nesiskiria sieros rūgštyje įprasta prasme -netirpsta ir nerūdija. Tačiau jis prasiskverbia, o prasiskverbimo greitis priklauso nuo koncentracijos ir temperatūros. Diagramoje, kurioje PTFE vertinamas kaip „puikus“ visame sieros rūgšties spektre, neatsižvelgiama į prasiskverbimo kelią, kuris riboja tarnavimo laiką esant aukštai temperatūrai.
Kaip teisingai perskaityti korozijos lentelę
Korozijos diagrama yra atskaitos taškas, o ne specifikacija. Jis parodo, ar medžiaga chemiškai suderinama su chemija plačiomis sąlygomis. Jame nenurodyta, kiek laiko medžiaga tarnaus, koks prasiskverbimo greitis ar koks bus gedimo mechanizmas.
PTFE sieros rūgštyje diagrama turėtų būti aiškinama atsižvelgiant į temperatūrą. Esant kambario temperatūrai ir vidutinėms koncentracijoms, PTFE iš esmės yra inertiškas. Esant aukštesnei temperatūrai, prasiskverbimas tampa ribojančiu veiksniu. Lentelėje vis tiek gali būti nurodyta „puikiai“, nes polimeras netirpsta, tačiau tarnavimo laiką gali riboti drėgmės patekimas ir izoliacijos gedimas.
| Sieros rūgšties koncentracija | Temperatūra | PTFE cheminis atsparumas | Prasiskverbimo greitis | Numatomas tarnavimo laikas |
|---|---|---|---|---|
| 10–30% | 25-50 laipsnių | Puikiai | Labai žemas | 5-10 metų |
| 10–30% | 60-80 laipsnių | Puikiai | Žemas | 3-6 metai |
| 30–50% | 25-50 laipsnių | Puikiai | Žemas | 4-8 metai |
| 30–50% | 60-80 laipsnių | Puikiai | Vidutinis | 2-4 metai |
| 50–70% | 25-50 laipsnių | Puikiai | Vidutinis | 3-5 metai |
| 50–70% | 60-90 laipsnių | Puikiai | Aukštas | 1-3 metai |
| >70% | 25-50 laipsnių | Puikiai | Vidutinis – didelis | 2-4 metai |
| >70% | 60-90 laipsnių | Puikiai | Labai aukštas | 6-18 mėnesių |
PTFE prasiskverbimas ir tarnavimo laikas sieros rūgštyje pagal koncentraciją ir temperatūrą
Sieros rūgšties prasiskverbimo mechanizmas
Sieros rūgštis prasiskverbia į PTFE, nes vanduo ir rūgšties molekulės difunduoja per polimero matricą. Greitis priklauso nuo temperatūros, koncentracijos ir apvalkalo storio. Esant žemoms temperatūroms ir koncentracijoms, prasiskverbimo greitis yra pakankamai lėtas, todėl šildytuvas tarnaus metus. Esant aukštai temperatūrai ir koncentracijai, greitis pagreitėja, o drėgmė MgO izoliaciją pasiekia per kelis mėnesius.
Prasiskverbimo greitis maždaug padvigubėja kas 10 laipsnių temperatūros padidėjimą. Jis taip pat didėja didėjant rūgšties koncentracijai, nors ryšys nėra tiesinis. Esant 50 % koncentracijai, prasiskverbimo greitis gali būti du ar tris kartus didesnis nei esant 20 % toje pačioje temperatūroje.
Apvalkalo storis užtikrina difuzijos kelio ilgį. 2,5 mm apvalkalas prasiskverbia ilgiau nei 1,5 mm apvalkalas. Tačiau storesnis apvalkalas taip pat padidina apvalkalo temperatūrą, padidindamas šiluminę varžą, o tai padidina prasiskverbimo greitį. Optimalus storis subalansuoja šiuos efektus.
Ko diagrama jums nepasako
Korozijos diagrama jums nepasako:
Prasiskverbimo greitis jūsų konkrečioje temperatūroje ir koncentracijoje
Numatomas tarnavimo laikas jūsų programoje
Apvalkalo storio įtaka pralaidumui
Vatų tankio įtaka apvalkalo temperatūrai ir pralaidumui
Srauto sąlygų įtaka šilumos perdavimui ir apvalkalo temperatūrai
Šie veiksniai lemia, ar PTFE šildytuvas tarnauja dvejus ar dešimt metų. Diagrama yra atrankos įrankis. Specifikacija reikalauja išsamesnės analizės.
Praktiniai sieros rūgšties aptarnavimo atrankos žingsniai
Nustatykite tikrąją vonios koncentraciją ir temperatūros diapazoną. Naudokite didžiausią koncentraciją ir temperatūrą, kuri būna normaliai veikiant, o ne vidutinę.
Įvertinkite prasiskverbimo greitį pagal temperatūrą ir koncentraciją. Jei numatomas tarnavimo laikas yra trumpesnis nei treji metai, apsvarstykite mažesnį vatų tankį, storesnį apvalkalą arba kitą medžiagą.
Apskaičiuokite reikiamą paviršiaus plotą pagal galią ir saugų vatų tankį. 60–80 laipsnių sieros rūgštyje 1,0–1,2 W/cm² vatų tankis palaiko apvalkalo temperatūrą diapazone, kuris riboja prasiskverbimą.
Apsvarstykite apvalkalo storį. 2,0–2,5 mm apvalkalas užtikrina ilgesnį prasiskverbimo kelią, tačiau padidina šiluminę varžą. 1,5–2,0 mm apvalkalas sumažina šiluminę varžą, bet sutrumpina prasiskverbimo kelią. Optimalus priklauso nuo temperatūros ir reikiamo tarnavimo laiko.
Po montavimo stebėkite izoliacijos varžą. Laipsniškas mažėjimas per mėnesius rodo, kad prasiskverbimas progresuoja. Stabilus rodmuo rodo, kad šildytuvas veikia saugiose ribose.
| Pasirinkimo parametras | Žemos-laikinės paslaugos (<50°C) | Vidutinė{0}}laikina paslauga (50–70 laipsnių) | Aukštos{0}}tempos paslaugos (70–90 laipsnių) |
|---|---|---|---|
| Vatų tankis | 1,4–1,6 W/cm² | 1,0–1,3 W/cm² | 0,8–1,0 W/cm² |
| Apvalkalo storis | 1,5–2,0 mm | 2,0–2,5 mm | 2,5–3,0 mm |
| Paviršiaus plotas 5 kW | 3100–3600 cm² | 3800–5000 cm² | 5 000–6 250 cm² |
| Numatomas tarnavimo laikas | 5-10 metų | 3-5 metai | 1,5-3 metai |
PTFE panardinamo šildytuvo specifikacijos parametrai sieros rūgšties paslaugai
Kai diagramoje parašyta „Puiku“, bet šildytuvas sugenda
Šildytuvą, kuris per anksti sugenda naudojant sieros rūgštį, nepaisant diagramos įvertinimo, paprastai riboja prasiskverbimas, o ne cheminis poveikis. Polimeras yra nepažeistas. Izoliacijos varža sumažėjo. Gedimas yra elektrinis, o ne cheminis.
Sprendimas yra sumažinti prasiskverbimo greitį sumažinant apvalkalo temperatūrą, padidinant apvalkalo storį arba abu. Mažesnis vatų tankis sumažina apvalkalo temperatūrą. Storesnis apvalkalas padidina prasiskverbimo kelią. Kartu jie prailgina laiką, kol drėgmė pasiekia MgO.
Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su mažu vatų tankiu, storais apvalkalais ir dideliais paviršiaus plotais tinka aukštos{0}}temperatūrinės sieros rūgšties naudojimui, kai standartiniai šildytuvai sugenda anksčiau laiko. Specifikacijos procesas reikalauja rūgšties koncentracijos, darbinės temperatūros, bako matmenų ir reikiamos galios.
