Kieta chromavimo linija ištraukė PTFE panardinamąjį šildytuvą tik po septynių mėnesių naudojimo. Apatinė dėklo dalis buvo geros būklės. Gedimas buvo sutelktas ties garų linija-riba, kur šildytuvas pereina iš skysčio į garų erdvę virš vonios. PTFE išilgai šios linijos buvo pūslių ir spalvos pakitimų, o izoliacijos varža sumažėjo iki 18 MΩ. Šildytuvas buvo visiškai panardintas įprastu veikimo lygiu, tačiau lygis nukrito dengimo ciklo metu, o šildomos sekcijos viršus šimtus kartų keitėsi tarp drėgnos ir sausos aplinkos.
Garų linija yra labiausiai pažeidžiama PTFE panardinamojo šildytuvo vieta chromavimo paslaugose. Chromo rūgšties garų, aukštesnės temperatūros ir pasikartojančio drėgno{1}}sauso ciklo derinys sukuria skilimo aplinką, kuri yra agresyvesnė nei vien tik skystoji arba garų fazė.
Kodėl garų linija skiriasi nuo skysčio zonos
Žemiau skysčio linijos šildytuvas aušinamas chromo rūgšties vonia. Apvalkalo temperatūra išlieka 15–20 laipsnių tūrio skysčio atžvilgiu, o PTFE išlieka saugaus veikimo diapazone. Skystis taip pat pašalina visas nuosėdas, o rūgšties koncentracija apvalkalo paviršiuje išlieka artima tūrinei koncentracijai.
Virš skysčio linijos šildytuvas yra veikiamas garų. Šilumos perdavimas garams yra maždaug dvidešimt kartų mažesnis nei šilumos perdavimas skysčiui. Apvalkalo temperatūra smarkiai pakyla, dažnai 50–100 laipsnių. PTFE minkštėja, plečiasi ir tampa pralaidesnis. Chromo rūgšties garai kondensuojasi ant vėsesnių apvalkalo dalių, sukurdami koncentruotą rūgšties plėvelę, kuri atakuoja polimerą.
Pačioje garų linijoje apvalkalas keičiasi tarp drėgno ir sauso, kintantis kiekvienu lygiu. Su kiekvienu ciklu temperatūra svyruoja dešimtimis laipsnių. Skirtingas šlapios ir sausos sekcijų išsiplėtimas sukelia PTFE šlyties įtempį, o koncentruota rūgšties plėvelė pagreitina prasiskverbimą.
| Zona | Šilumos perdavimo terpė | Apvalkalo ΔT esant 1,2 W/cm² | PTFE paviršiaus temperatūra | Degradacijos greitis |
|---|---|---|---|---|
| Gilus skystis | Chromo rūgšties vonia | 15-20 laipsnių | 75-80 laipsnių | Bazinė linija |
| Netoli skysčio linijos | Mišrus skystis/garai | 25-40 laipsnių | 85-100 laipsnių | 2–3× |
| Garų linija | Chromo rūgšties garai | 50-100 laipsnių | 110-150 laipsnių | 5–10× |
| Sausa garų erdvė | Oras ir garai | 80-150 laipsnių | 140-200 laipsnių | 10–20× |
Apvalkalo temperatūra ir skilimo greitis pagal zonas šildomame chromavimo bake
Kodėl chromo dengimo garai yra ypač agresyvūs
Chromo rūgšties vonios išskiria garus, kuriuose yra chromo trioksido ir vandens. Garai kondensuojasi ant vėsesnių paviršių, sudarydami koncentruotą chromo rūgšties plėvelę. Plėvelė yra agresyvesnė nei tūrinė vonia, nes ji yra labiau koncentruota ir tiesiogiai liečiasi su karštu PTFE paviršiumi.
Koncentruotoje plėvelėje taip pat yra šešiavalenčio chromo, stipraus oksidatoriaus. Esant aukštesnei garų linijos paviršiaus temperatūrai, chromas oksiduodamasis atakuoja PTFE. Ataka sukuria paviršiaus įtrūkimus ir padidina polimero pralaidumą. Drėgmė ir rūgštis prasiskverbia pro įtrūkimus, pasiekia vidinę izoliaciją ir sumažina izoliacijos varžą.
Kodėl dėl lygio svyravimų tai blogėja
Chromuotame bake skysčio lygis svyruoja dėl kelių priežasčių. Į rezervuarą patenkantys ir iš jo išeinantys ruošiniai išstumia skystį, pakeldami ir nuleisdami lygį. Garavimas ir ištraukimas laikui bėgant{2}}mažina lygį. Dengimo ciklas gali apimti laikotarpius, kai lygis sąmoningai sumažinamas.
Jei šildomos dalies viršus yra arti normalaus skysčio lygio, garų linija juda aukštyn ir žemyn šildytuvu su kiekvienu svyravimu. Sekcija, kuri cirkuliuoja tarp drėgno ir sauso, yra veikiama blogiausios aplinkos-koncentruotos garų plėvelės ir pakartotinio drėkinimo bei džiovinimo terminio šoko.
Dizainas ir eksploatacinės priemonės, apsaugančios garų liniją
Veiksmingiausia apsauga yra išlaikyti visą šildomą sekciją gerokai žemiau garų linijos. Šildomos sekcijos viršus turi būti bent 100 mm žemiau minimalaus skysčio lygio, kurį bakas pasiekia normaliai eksploatuojant. Chromuojant, kur dažni lygio svyravimai, 150 mm yra saugesnis.
Žemo lygio{0}}užraktas, kuris nutraukia šildytuvo maitinimą, kai lygis nukrenta žemiau saugaus slenksčio, neleidžia garų linijai judėti į šildomą sekciją. Blokavimas turi būti nepriklausomas nuo pagrindinio lygio valdiklio.
Sumažinus vatų tankį, sumažėja apvalkalo temperatūra garų erdvėje. Šildytuvo, veikiančio 0,8 W/cm², paviršiaus temperatūra yra 15–20 laipsnių žemesnė nei esant 1,2 W/cm², o tai lėtina oksidaciją ir prasiskverbimą garų linijoje.
| Apsaugos priemonė | Poveikis garų linijos degradacijai | Įgyvendinimas |
|---|---|---|
| 100–150 mm panardinimo riba | Išlaiko šildomą skyrių panardintą | Šildytuvo dydis |
| Žemo{0}}lygio blokavimas | Sumažina galią žemu lygiu | Lygio jutiklis ir relė |
| Mažesnis vatų tankis, 0,8 W/cm² | 15–20 laipsnių žemesnė paviršiaus temperatūra | Šildytuvo dizainas |
| Sumažintas lygio svyravimas | Mažiau šlapio{0}}džiovinimo ciklų | Proceso valdymas |
Apsaugos priemonės garų linijai chromavimo talpyklose
Kai garų linijos pūslės rodo specifikacijos problemą
Šildytuvas, kuris pūsleles ties garų linija, nepaisant pagrįstos panardinimo ribos, rodo, kad šildytuvas yra per aukštai bake arba kad lygio reguliavimas yra netinkamas. Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su trumpesne šildoma sekcija, žemesne montavimo padėtimi ir žemo{1}}lygio blokavimu pašalina pagrindinę garų linijos gedimo priežastį. Specifikacijos procesui reikalingi bako matmenys, normalus ir minimalus skysčio lygis, lygio svyravimų amplitudė ir reikalinga galia. Įrenginiams su chromuotomis linijomis šis taikymas{4}}specifinis metodas sumažina garų linijos pūslių susidarymą ir pailgina šildytuvo tarnavimo laiką.
