Po dešimties metų eksploatacijos švino panardinamąjį šildytuvą pakeitė chromavimo linija. Švino šildytuvas veikė tinkamai, tačiau jį buvo vis sunkiau prižiūrėti,{1}}švino paviršius buvo eroduotas, kai kuriose vietose kaitinimo elementai buvo atviri, o pakaitinis švino įdėklas tapo brangus ir sunkiai gaunamas. Techninės priežiūros komanda perėjo prie PTFE panardinamojo šildytuvo. Jis truko šešerius metus ir valyti reikėjo rečiau. Perjungimas buvo susijęs ne tik su tarnavimo laiku-, bet ir su sauga, priežiūra ir atitikimu teisės aktams.
Švinas dešimtmečius buvo naudojamas kaip panardinamojo šildytuvo medžiaga chromuojant. Jis atsparus chromo rūgščiai, pakankamai gerai praleidžia šilumą ir gali būti išlietas arba suformuotas į sudėtingas formas. Tačiau švinas turi didelių trūkumų: jis yra toksiškas, eroduoja didelio greičio vietose, užteršia dengimo vonią ir vis labiau reguliuojamas. PTFE išvengia visų šių problemų ir užtikrina panašų ar geresnį tarnavimo laiką.
Kodėl chromuojant buvo naudojamas švinas
Chromo rūgštis yra stipriai oksiduojanti chemija. Dauguma metalų jame greitai korozuoja. Švinas yra vienas iš nedaugelio metalų, atsparių chromo rūgščiai, nes ant jo paviršiaus susidaro apsauginė švino chromato plėvelė. Ši plėvelė yra stabili esant dekoratyvinei ir kieto chromo dangai naudojamoms koncentracijoms ir temperatūroms.
Be to, švino šilumos laidumas yra geras -apie 35 W/m·K-, todėl jis gali veikti esant didesniam vatų tankiui nei PTFE. Švino šildytuvas gali būti kompaktiškesnis ir pigesnis nei tos pačios galios PTFE šildytuvas.
| Turtas | Švinas | PTFE | Privalumas |
|---|---|---|---|
| Šilumos laidumas | 35 W/m·K | 0.25 W/m·K | Švinas |
| Maksimalus vatų tankis chromo rūgštyje | 3–5 W/cm² | 1,0–1,5 W/cm² | Švinas |
| Atsparumas chromo rūgščiai | Geras (pasyvus filmas) | Puikiai | PTFE |
| Toksiškumas | Aukštas | Nėra | PTFE |
| Atsparumas erozijai | Vargšas | Geras | PTFE |
| Vonios užterštumas | Švino jonai | Nėra | PTFE |
| Reguliavimo statusas | Apribota | Neribojama | PTFE |
Chromuotų švino ir PTFE panardinamųjų šildytuvų savybių palyginimas
Švino erozijos problema
Švinas yra minkštas metalas. Didelio srauto greičio vietose-prie siurblio išleidimo angos, išpūtimo vamzdžių ar ruošinio judėjimo-švino paviršius ardo. Dėl erozijos atidengiamas vidinis kaitinimo elementas, kuris greitai korozuoja chromo rūgšties vonioje. Švino šildytuvas, kuris atrodo nepažeistas mažo-tėkmės vietose, gali turėti gilių erozijos kanalų- didelio srauto vietose.
Erodijančios švino dalelės užteršia dengimo vonią. Chromo vonioje esantys švino jonai gali nusėsti kartu su chromu ir taip paveikti nuosėdų savybes. Dekoratyvinio chromavimo atveju švino užteršimas gali sukelti tamsius dryžius arba blogą sukibimą. Kietas chromas gali paveikti kietumą ir atsparumą dilimui.
Tekančioje chromo rūgštyje PTFE nesiardo. Apvalkalas išlieka lygus ir nepažeistas net didelio greičio vietose. Polimeras nėra metalas, todėl neužteršia vonios metalo jonais.
Toksiškumas ir atitiktis reikalavimams
Švinas yra toksiškas sunkusis metalas. Jis yra reglamentuojamas daugelyje pramonės šalių, o jo naudojimas dengimo įrangoje vis labiau ribojamas. Europos Sąjungos REACH reglamentai riboja švino naudojimą daugelyje programų. OSHA Jungtinėse Valstijose nustato griežtas švino poveikio darbo vietoje ribas.
Švino panardinamasis šildytuvas chromo dengimo bakelyje kelia keletą pavojų. Priežiūros metu galima liesti švino paviršių, todėl darbuotojai gali patekti į šviną. Švinas gali užteršti vonią, ruošinius ir atliekų srautą. Sugedusio švino šildytuvo išmetimas reglamentuojamas kaip pavojingos atliekos.
PTFE nėra{0}}toksiškas ir nereglamentuojamas. Jis neapsaugo darbuotojų nuo pavojingų medžiagų, neužteršia vonios ir gali būti išmestas kaip įprastos pramoninės atliekos. Panaikinama švino reguliavimo našta.
Šilumos perdavimas ir vatų tankis
Didesnis švino šilumos laidumas leidžia jam veikti esant didesniam vatų tankiui nei PTFE. Švino šildytuvas gali tiekti tą pačią galią mažesnėje pakuotėje. Rezervuaruose su ribota šildytuvo erdve tai gali būti didelis pranašumas.
Mažesnis PTFE vatų tankis reiškia, kad tai pačiai galiai reikia didesnio paviršiaus ploto. 6 kW galios PTFE šildytuvui, kurio galia yra 1,2 W/cm², reikia 5 000 cm² paviršiaus ploto, -maždaug nuo trijų iki keturių kartų didesnio už tos pačios galios švino šildytuvo paviršiaus plotą. Didelėse chromuotose talpyklose paprastai yra papildomos vietos. Kompaktiškuose rezervuaruose to gali nebūti.
| Parametras | Švino šildytuvas | PTFE šildytuvas | Pastabos |
|---|---|---|---|
| Vatų tankis | 3–5 W/cm² | 1,0–1,5 W/cm² | Švinas yra kompaktiškesnis |
| Paviršiaus plotas 6 kW | 1200–2000 cm² | 4000–6000 cm² | PTFE reikia daugiau vietos |
| Įkaitimo-laikas | Greitai | Vidutinis | Švinas reaguoja greičiau |
| Temperatūros valdymas | Geras | Geras | Palyginti |
| Tarnavimo laikas | 8-12 metų | 5-8 metai | Švinas tarnauja ilgiau, jei nėra suardytas |
| Priežiūra | Dažnas valymas, erozijos taisymas | Periodiškas kalkių šalinimas | PTFE reikalauja mažiau priežiūros |
Chromuotų švino ir PTFE šildytuvų našumo palyginimas
Kai PTFE yra geresnis pasirinkimas
PTFE yra geresnis pasirinkimas daugeliui chromavimo programų. Jis pašalina švino toksiškumą ir reguliavimo problemas, atsparus erozijai, neužteršia vonios ir reikalauja mažiau priežiūros. Jo mažesniam vatų tankiui reikia didesnio paviršiaus ploto, tačiau dauguma chromuotų bakų turi pakankamai vietos.
PTFE yra ypač naudingas didelio{0}}tėkmės vietose, kur švinas erozuoja, rezervuaruose, kur vonios grynumas yra labai svarbus, ir įrenginiuose, kuriems taikomos švino taisyklės.
Kai vis dar gali būti svarstomas švinas
Švinas vis tiek gali būti naudojamas tais atvejais, kai šildytuvo erdvė yra labai ribota ir reikalingas didesnis švino vatų tankis, kad būtų galima pritaikyti reikiamą galią. Taip pat gali būti svarstoma, kai pradinės išlaidos yra dominuojantis veiksnys, o reguliavimo našta yra valdoma.
Tačiau tendencija pramonėje yra toli nuo švino. Reguliavimo spaudimas, saugos problemos ir PTFE bei kitų alternatyvų prieinamumas pašalina švino chromavimą.
Kai nei viena medžiaga netinka pritaikymui
Kai kurioms chromavimo programoms reikalingas vatų tankis arba temperatūros pajėgumai, kurių negali užtikrinti nei švinas, nei PTFE. Tokiais atvejais galima apsvarstyti galimybę naudoti silicio karbidą arba titaną, nors abu turi chromo rūgšties naudojimo apribojimų. Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su mažu vatų tankiu, dideliu paviršiaus plotu ir kompaktiška kelių pralaidų konstrukcija skirta naudoti ten, kur erdvė ribota ir švinas nepriimtinas. Specifikacijos procesas reikalauja vonios chemijos, darbinės temperatūros, bako matmenų ir reikalingos galios.
