Sugedusį panardinamąjį šildytuvą reikėjo pakeisti metalo apdailos įrenginiu, kuriame chromo rūgšties anodavimo linija veikia 55 laipsnių kampu. Priežiūros komanda turėjo dvi galimybes: šildytuvą su PTFE-apvalkalu ir PVDF-apvalkalą šildytuvą. Abu buvo įvertinti pagal temperatūrą ir chemiją. PVDF variantas buvo pigesnis. PTFE parinktis turėjo ilgesnį patirtį panašiuose įrenginiuose. Sprendimas buvo priimtas palyginus, kuris dažnai per daug supaprastinamas kaip „PTFE yra geresnis“ arba „PVDF yra pigesnis“.
PTFE ir PVDF yra fluoropolimerai, pasižymintys puikiu cheminiu atsparumu. Abu yra atsparūs chromo rūgščiai esant tipinėms anodavimo koncentracijoms ir temperatūroms. Tačiau jie skiriasi šiluminėmis savybėmis, mechaniniu stiprumu, atsparumu prasiskverbimui ir kaina. Naudojant chromo rūgštį, šie skirtumai lemia, kuri medžiaga sudaro mažesnes bendros nuosavybės sąnaudas.
Cheminis atsparumas chromo rūgštyje
Chromo rūgštis yra stiprus oksidatorius. Tiek PTFE, tiek PVDF atsparūs oksidacijai esant tokioms koncentracijoms ir temperatūroms, kurios naudojamos anoduojant -paprastai 5–10 % CrO₃ 40–60 laipsnių temperatūroje. Įprastomis eksploatavimo sąlygomis nė viena medžiaga nepažeidžiama.
Skirtumas atsiranda esant aukštesnei temperatūrai ar koncentracijai. PTFE išlaiko savo cheminį atsparumą iki 260 laipsnių. PVDF pradeda minkštėti ir skaidytis virš 150 laipsnių, o jo cheminis atsparumas sumažėja virš 120 laipsnių. Naudojant chromo rūgštį esant 55 laipsniams, abi medžiagos yra saugiuose diapazonuose, tačiau PTFE suteikia didesnę ribą, jei proceso temperatūra svyruoja arba įvyksta vietinis perkaitimas.
| Medžiaga | Nepertraukiamo aptarnavimo temp | Maksimali temperatūra chromo rūgštyje | Atsparumas oksidacijai | Atsparumas prasiskverbimui |
|---|---|---|---|---|
| PTFE | 260 laipsnių | 200 laipsnių + | Puikiai | Puikiai |
| PVDF | 150 laipsnių | 120 laipsnių | Gerai | Vidutinis |
| FEP | 200 laipsnių | 150 laipsnių | Labai gerai | Gerai |
| PFA | 260 laipsnių | 200 laipsnių + | Puikiai | Puikiai |
Fluoropolimero apvalkalo medžiagų cheminės ir šiluminės ribos naudojant chromo rūgštį
Šilumos laidumas ir vatų tankis
PVDF šilumos laidumas yra maždaug 0,20 W/m·K, šiek tiek mažesnis nei PTFE 0,25 W/m·K. Tai reiškia, kad PVDF reikalingas mažesnis vatų tankis esant tokiai pačiai apvalkalo temperatūrai arba didesnis paviršiaus plotas tai pačiai galiai.
Praktiškai skirtumas yra nedidelis. PVDF šildytuvui gali prireikti 10–15 % didesnio paviršiaus ploto nei PTFE šildytuvui tokiam pačiam darbui esant tokiai pačiai apvalkalo temperatūrai. Rezervuaruose su ribota vieta šis skirtumas gali būti svarbus. Cisternuose, kuriuose yra pakankamai vietos, tai nėra lemiamas veiksnys.
| Medžiaga | Šilumos laidumas | Saugus vatų tankis chromo rūgštyje | Paviršiaus plotas 5 kW | Santykinis pėdsakas |
|---|---|---|---|---|
| PTFE | 0.25 W/m·K | 1,2–1,5 W/cm² | 3300–4200 cm² | Bazinė linija |
| PVDF | 0.20 W/m·K | 1,0–1,3 W/cm² | 3800–5000 cm² | 10-20% didesnis |
| FEP | 0.24 W/m·K | 1,2–1,4 W/cm² | 3500–4200 cm² | Panašus |
| PFA | 0.26 W/m·K | 1,2–1,5 W/cm² | 3300–4200 cm² | Panašus |
Fluoropolimero apvalkalų chromo rūgštyje šilumos laidumo ir paviršiaus ploto reikalavimai
Mechaninis stiprumas ir ilgaamžiškumas
PTFE yra minkštas polimeras. Esant gniuždomajai apkrovai, jis yra linkęs į šaltą srautą, todėl flanšinėms jungtims reikia mechaninių blokų arba dažno pertraukimo. PVDF yra kietesnis ir standesnis nei PTFE. Jis geriau atsparus šaltam srautui ir išlaiko formą veikiant apkrovai.
Anoduojant chromo rūgštimi, kai stelažai ir ruošiniai gali liestis su šildytuvu pakrovimo ir iškrovimo metu, didesnis PVDF kietumas užtikrina didesnį atsparumą mechaniniams pažeidimams. PTFE įpjova gali sukurti branduolio susidarymo vietą nusodinimui ir kelią cheminiam prasiskverbimui. Toks pat poveikis PVDF gali palikti tik paviršiaus žymę.
PVDF taip pat yra atsparesnis trinčiai nei PTFE. Talpyklose su skendinčiomis kietosiomis medžiagomis arba dažnai valant PVDF ilgiau išlaiko savo paviršiaus apdailą. Lygus paviršius apsaugo nuo nuosėdų sukibimo ir yra lengviau valomas.
| Mechaninė savybė | PTFE | PVDF | Privalumas |
|---|---|---|---|
| Kietumas (D šoras) | 50–60 | 70–80 | PVDF |
| Tempimo stiprumas | 20–30 MPa | 40–55 MPa | PVDF |
| Atsparumas šaltam srautui | Vargšas | Gerai | PVDF |
| Atsparumas dilimui | Vidutinis | Gerai | PVDF |
| Atsparumas smūgiams | Vidutinis | Vidutinis – geras | PVDF |
PTFE ir PVDF šildytuvų apvalkalų mechaninių savybių palyginimas
Pralaidumas ir tarnavimo laikas
Prasiskverbimas yra lėta cheminių medžiagų difuzija per polimero apvalkalą. Naudojant chromo rūgštį, prasiskverbimas leidžia chromo jonams ir drėgmei pasiekti MgO izoliaciją, sumažinant izoliacijos varžą ir galiausiai sukeldama gedimą.
PTFE atsparumas prasiskverbimui yra geresnis nei PVDF, ypač esant aukštesnei temperatūrai. PTFE fluoro angliavandenilių grandinės yra glaudžiau supakuotos ir mažiau judrios nei PVDF grandinės, kuriose yra vandenilio atomų, kurie sukuria erdves polimero struktūroje. Chromo rūgštyje 55 laipsnių temperatūroje PTFE apvalkalas gali užtrukti du kartus ilgiau nei PVDF apvalkalas, kad pasiektų tą patį prasiskverbimo lygį.
Praktinė pasekmė yra tarnavimo laikas. PVDF šildytuvas, naudojamas chromo rūgšties naudojimui, gali tarnauti 2–3 metus. Tos pačios eksploatacijos PTFE šildytuvas gali tarnauti 4–6 metus. Ilgesnis PTFE tarnavimo laikas kompensuoja didesnę jo pirkimo kainą per visą įrenginio naudojimo laiką.
| Medžiaga | Laikas pasiekti izoliacijos atsparumą<50 MΩ | Numatomas tarnavimo laikas chromo rūgštyje | Santykinis prasiskverbimo greitis |
|---|---|---|---|
| PTFE | 24-48 mėn | 4-6 metai | 1× |
| PVDF | 12-24 mėn | 2-3 metai | 2–3× |
| FEP | 18-36 mėn | 3-4 metai | 1.5–2× |
| PFA | 24-48 mėn | 4-6 metai | 1× |
Fluoropolimero apvalkalų chromo rūgštyje prasiskverbimo greitis ir tarnavimo laikas 55 laipsnių temperatūroje
Kainų palyginimas laikui bėgant
PVDF šildytuvai paprastai kainuoja 20–30 % pigiau nei panašios galios ir konfigūracijos PTFE šildytuvai. PVDF yra ekonomiškas pasirinkimas naudojant žemą-temperatūrą, švelnią-chemiją, kai abi medžiagos tarnauja vienodai ilgai.
Naudojant chromo rūgštį, trumpesnis PVDF tarnavimo laikas kompensuoja mažesnę pirkimo kainą. Per dešimt-metų laikotarpį PVDF šildytuvą gali prireikti pakeisti 3–5 kartus, o PTFE šildytuvą – 2. Darbo jėgos ir prastovos, tenkančios kiekvienam pakeitimui, padidina sąnaudų skirtumą.
| Medžiaga | Pirkimo Kaina | Tarnavimo laikas | 10 metų keitimai | 10 metų bendros išlaidos |
|---|---|---|---|---|
| PTFE | Bazinė linija | 4-6 metai | 2 | 2× pirkimo kaina |
| PVDF | 0,7–0,8 × bazinis lygis | 2-3 metai | 3–5 | 2,1–4,0 × bazinis lygis |
| FEP | 0,8–0,9 × pradinis lygis | 3-4 metai | 2–3 | 1,6–2,7 × bazinis lygis |
| PFA | 1,1–1,3 × bazinis lygis | 4-6 metai | 2 | 2,2–2,6 × bazinis lygis |
Fluoropolimerinių šildytuvų apvalkalų kainų palyginimas per dešimt{0}}metų chromo rūgšties aptarnavimo srityje
Kai PVDF yra geresnis pasirinkimas
PVDF yra geresnis pasirinkimas, kai chromo rūgšties koncentracija yra maža, temperatūra yra vidutinė, o rezervuare yra mažai vietos, todėl šildytuvas yra kompaktiškesnis. Jis taip pat tinka naudoti, kai mechaninis patvarumas yra svarbesnis už atsparumą prasiskverbimui-, pvz., rezervuarai, dažnai pakraunami ir iškraunami, dėl kurių kyla pavojus, kad gali liestis su šildytuvu.
PVDF netinka naudoti aukštoje -temperatūroje chromo rūgštyje, voniose, kurių temperatūra gali viršyti 80 laipsnių, arba naudoti, kai šildytuvas turi tarnauti ilgiau nei trejus metus be pakeitimo.
Kai PTFE yra geresnis pasirinkimas
PTFE yra geresnis pasirinkimas daugeliui chromo rūgšties anodavimo programų. Didesnis atsparumas prasiskverbimui, platesnė temperatūros riba ir ilgesnis tarnavimo laikas pateisina didesnę pirkimo kainą. Talpyklose, kuriose šildytuvo keitimas trikdo-didelius bakus, svarbias gamybos linijas arba sunkiai pasiekiamus--įrenginius-, ilgesnis PTFE tarnavimo laikas yra didelis pranašumas.
Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su mažu vatų tankiu, dideliu paviršiaus plotu ir sandariais gnybtų gaubtais prailgina tarnavimo laiką. Specifikacijos procesas reikalauja chromo rūgšties koncentracijos, darbinės temperatūros, bako matmenų ir reikiamos galios. Įrenginiams, kuriuose veikia chromo rūgšties anodavimo linijos, šis -programos metodas užtikrina patikimą paslaugą, kai gali trūkti PVDF.
