„Aqua Regia“ aplinka
Mišri azoto -vandenilio chlorido rūgštis-, santykiu 1:3 HNO₃:HCl-, yra vienas iš nedaugelio cheminių mišinių, galinčių ištirpinti auksą ir platiną. Jis naudojamas tauriųjų metalų rafinavimui, puslaidininkių ėsdinimui ir specializuotai metalų apdailai. Stipraus oksidatoriaus (HNO₃) ir komplekso sudarytojo (HCl, suteikiančio Cl⁻) derinys atakuoja beveik visus metalus.
Platina{0}}dengtas niobis yra viena iš nedaugelio metalinių konstrukcijų, galinčių išgyventi šioje aplinkoje. Plonas platinos sluoksnis -paprastai 0,1-0,25 mm storio metalurginiu būdu sujungiamas su niobio pagrindu. Platina užtikrina atsparumą korozijai. Niobis užtikrina konstrukcijos tvirtumą ir mažesnę kainą nei kieta platina. Ši kompozicinė konstrukcija yra brangi, specializuota ir ribota.
PTFE yra atsparus Aqua Regia. Lyginamas brangus tauriųjų metalų kompozitas, kurio tarnavimo laikas yra ribotas, ir nebrangus polimeras, kurio cheminė tarnavimo trukmė neribota.
Platininės dangos gedimo mechanizmas
Platina atspari Aqua Regia esant vidutinei temperatūrai. Tačiau apkala niekada nėra tobulai ištisinė. Mikroskopinės skylutės, įbrėžimai dėl gamybos ar eksploatavimo ir difuzijos zonos platinos-niobio sąsajoje sukuria kelius rūgščiai pasiekti niobio substratą.
Kai rūgštis susiliečia su niobiumi, atsiranda greita korozija. Niobis šiek tiek atsparus azoto rūgščiai, tačiau jį puola HCl, ypač esant oksidatoriams. Korozija pakerta platinos dangą, todėl ji atsiskiria dribsniais arba pūslelėmis. Atviras plotas auga, o šilumokaitis sugenda.
Gedimas dažnai būna staigus,{0}}danga atrodo nepažeista, kol pūslė plyšta arba skylutė prasiskverbia į niobį. Kai substratas yra atidengtas, šilumokaitį reikia nuimti ir grąžinti gamintojui, kad jis būtų padengtas iš naujo, o tai kainuoja 50–80 % naujo įrenginio.
| Tarnavimo trukmės parametras | Platina{0}}Plakuotas niobu | PTFE |
|---|---|---|
| Apsaugos nuo korozijos mechanizmas | Platinos danga (0,1–0,25 mm) | Būdingas C-F jungties stabilumas |
| Dangos defektų rizika | Smeigtukai, įbrėžimai, difuzijos zonos | N/A (homogeniškas) |
| Gedimo režimas | Dangos prasiskverbimas → niobio substrato korozija | Laipsniškas šliaužimo retinimas |
| Tarnavimo laikas vandens regijoje esant 60 laipsnių (metai) | 3-8 (priklauso nuo apvalkalo) | 15+ |
| Remonto metodas | Gamyklinis atstatymas{0}}(savaitės) | Lauko vamzdžio užkimšimas (valandos) |
| Medžiagų kaina (santykinė) | 30-50× | 1× |
Temperatūros apribojimas
Didėjant temperatūrai, platinos dangos atsparumas korozijai mažėja. Esant 60 laipsnių, platina -plakuoto niobio tarnavimo laikas Aqua Regia vandenyje yra 3–8 metai. Esant 80 laipsnių, gyvenimas sutrumpėja iki 2-4 metų. Esant virimo temperatūrai (maždaug 110 laipsnių aqua regia), tikėtinas greitas gedimas.
PTFE neturi įtakos 260 laipsnių ribos temperatūra. Tarnavimo laikas aqua regia nepriklauso nuo temperatūros. Šilumokaitis veikia 60 laipsnių, 80 laipsnių arba 110 laipsnių kampu su tokia pačia chemine inertiška. Mechaninio šliaužimo tarnavimo laikas sutrumpėja esant aukštesnei temperatūrai, bet išlieka tarnavimo laiką{7}}ribojančiu veiksniu, o ne cheminiu poveikiu.
Lauko remonto pranašumas
Kai sugenda platina{0}}apkaltas keitiklis, jį reikia nuimti ir išsiųsti gamykliniam{1}}perdengimui. Prastovos yra savaitės. Gamyba nutraukiama, jei nėra atsarginio šilumokaičio. Atsarginės dalies ir prarastos produkcijos kaina yra mažesnė nei{5}}perdengimo kaina.
Kai PTFE šilumokaityje atsiranda nuotėkis-paprastai po daugelio metų nuo šliaužimo plonėjimo-pažeistas vamzdis gali būti užkimštas lauke. Šilumokaitis vėl pradeda veikti per kelias valandas. Remontą atlieka gamyklos priežiūros personalas su standartiniais įrankiais. Gamyklos grąžinimas nereikalingas.
Santrauka
PTFE šilumokaičiai pralenkia platina -dengtą niobį mišraus HNO₃-HCl ėsdinimo metu, nes homogeninis fluorpolimeras neturi dangos, kuri sugestų. Platininė danga yra pažeidžiama dėl skylučių, įbrėžimų ir difuzijos{3}}defektų, dėl kurių niobio substratas greitai korozuojasi. PTFE užtikrina 15+ metų eksploatavimo laiką visomis temperatūromis pagal savo įvertinimą, kainuoja tik dalį brangiųjų metalų kompozito ir gali būti taisomas lauke.
Inžinerinis palaikymas PTFE šilumokaičio specifikacijai aqua regio ir mišrių rūgščių ėsdinimo atveju pasiekiamas pateikus rūgščių santykį, darbinę temperatūrą ir esamą įrangos eksploatavimo laiką bei remonto istoriją.
