Liiva, kristalliseerunud sooli, metallipeeneid või katalüsaatorosakesi-sisaldavad abrasiivsed suspensioonid-hävitavad kiiresti standardseid PFA-katteid mikro-lõike ja väsimuskulumise tõttu. PFA erosioonikiirus räniliiva lägas kiirusel 2 m/s on ligikaudu 0,12–0,25 mm/aastas, mis vähendab 2 mm seina perforatsiooni 4–8 aasta jooksul. ETFE-l (etüleentetrafluoroetüleen) on suurem mehaaniline tugevus ja kõvadus kui PFA-l (Shore D 70–75 vs ETFE-l on aga madalam keemiline vastupidavus kui PFA-l, eriti tugevate oksüdeerivate hapete (lämmastik, väävel) ja halogeenide (kloor, fluor) suhtes. Koekstrudeeritud kahekihiline ümbris, millel on kulumiskindlust tagav välimine ETFE kiht (0,3–0,5 mm) ja sisemine PFA kiht (1,2–1,7 mm) keemilise barjääri jaoks, võib saavutada mõlemast materjalist parima. Sellised kestad pakuvad 50–70% paremat kulumiskindlust kui kõik -PFA-d, säilitades samal ajal 90–95% PFA keemilisest inertsusest. Nõrk koht on kihtidevaheline liides; koekstrusioon sidekihiga on delaminatsiooni vältimiseks hädavajalik.
Kulumiskindluse võrdlus: PFA vs ETFE
Kulumiskindlust mõõdetakse Taberi kulumiskatsega (ASTM D1044, CS-17 rattad, 1000 tsüklit, 1000 g koormus). PFA kaalulangus on 15–25 mg. ETFE-l on kaalulangus 5–10 mg-2–3 korda parem. Läga erosioonikatsetes (5 massiprotsenti räniliiva, 2 m/s kokkupõrge 45 kraadi juures) erodeerub PFA 0,12–0,25 mm/aastas. ETFE erodeerub 0,04–0,10 mm/aastas – 2–4 korda parem. ETFE suurem mehaaniline tugevus (tõmbetugevus 40–50 MPa vs. PFA 25–30 MPa) ja suurem kõvadus vähendavad osakeste läbitungimist ja lõikamist. Märkimisväärse tahkete ainete koormusega rakenduste puhul (kaevanduspulgad, pigmendi tootmine, katalüsaatorite käitlemine) on ETFE kulumiskindluse tõttu pikenenud eluiga märkimisväärne. PFA-kütteseade, mis pärast 5 aastat ränidioksiidi lägas töötamist ebaõnnestub, võib ETFE-väliskihiga vastu pidada 10–15 aastat.
ETFE-l on aga madalam pidev töötemperatuur (maksimaalselt 150 kraadi vs . 180–200 kraadi PFA puhul) ja madalam keemiline vastupidavus. 98% väävelhappes 120 kraadi juures laguneb ETFE nädalate jooksul, samas kui PFA kestab kuid kuni aastaid. 30% lämmastikhappes 90 kraadi juures näitab ETFE pinna pragunemist 500 tunni pärast; PFA kestab 2,{11}} tundi. Gaasi klooris või klooritud lahustites ETFE paisub ja kaotab mehaanilise tugevuse. Kahekihiline ümbris, mille väliskülg on ETFE-ga, on mõttekas ainult siis, kui välispind on hõõrdumisele suunatud ja sisemine PFA-kiht jääb puutumata, et tagada ETFE-kihi läbitungimisel keemiline barjäär.
Koekstrusiooniliidese terviklikkus ja sidekihid
Koekstrudeeritud PFA/ETFE kestade kriitiline väljakutse on kihi adhesioon. PFA ja ETFE on kokkusobimatud polümeerid; nende liidese adhesioon ilma töötlemiseta on alla 0,5 MPa, mis põhjustab termilise tsükli või mehaanilise koormuse korral delaminatsiooni. Funktsionaalne sidekiht -tavaliselt on vajalik modifitseeritud fluoropolümeer, mis sisaldab reaktiivseid rühmi, mis seostuvad nii PFA kui ka ETFE-ga-. Sidekihi paksus on 0,05–0,10 mm. Nõuetekohase sidekihi korral ulatub liidese nake 3–5 MPa-ni, mis on enamiku kasutustingimuste jaoks piisav. Ilma sidekihita toimub delaminatsioon 500–1000 termilise tsükli või nädala jooksul abrasiivsel kasutamisel, kus pehmem PFA kiht deformeerub teisiti kui kõvem ETFE kiht.
Tootmiskvaliteet on kriitiline. Koekstrusioon peab toimuma täpse temperatuurikontrolliga (ETFE ekstrusioonitemperatuur 290–330 kraadi, PFA 350–400 kraadi) ja kihi paksuse jälgimisega (ultraheli või röntgen). Ebapiisav sidekihi katvus või kihtidevaheline saastumine tekitab nõrgad kohad, mis põhjustavad delaminatsiooni. Koekstrudeeritud kestade väljatõrked tekivad peaaegu alati liideses, mitte puistematerjali kaudu. Delamineeritud ümbrisel pole mehaanilisi eeliseid ühekihilise ümbrise ees; ETFE välimine kiht koorub ära ja paljastatud PFA erodeerub kiiresti.
Toimivuse võrdlus: kahe{0}}kihi ja ühekihiline-kiht
| Katte ehitus | Kulumiskindlus (liivapulber, 2 m/s, mm/aastas) | Keemiline vastupidavus (98% H₂SO₄, 120 kraadi, tundi kuni rikkeni) | Mehaaniline tugevus (rõnga pinge saagisel, MPa) | Liidese adhesioon (MPa) | Esmane tõrkerežiim |
|---|---|---|---|---|---|
| PFA ühekihiline{0}}(2,0 mm) | 0.12–0.25 | 5,000–8,000 | 12–15 | N/A | Hõõrdumine hõrenemine |
| ETFE ühekihiline{0}}(2,0 mm) | 0.04–0.10 | 200–500 | 20–25 | N/A | Keemiline lagunemine |
| PFA/ETFE koekstrudeeritud (ilma sidekihita) | 0.06–0.12 | 4000–6000 (kui see on terve) | 10–12 (halb koormuse ülekandmine) | 0.3–0.8 | Delaminatsioon liideses |
| PFA/lips/ETFE koekstrudeeritud (0,3 mm ETFE) | 0.05–0.09 | 5,000–7,000 | 14–17 | 3–5 | ETFE kulumine; PFA jääb alles |
| PFA/lips/ETFE koekstrudeeritud (0,5 mm ETFE) | 0.04–0.07 | 4,500–6,500 | 15–18 | 3–5 | ETFE keemiline rünnak aukude juures |
| Kolm{0}}kihti: ETFE/lips/PFA/lips/ETFE (kahe abrasiivkiht) | 0.03–0.06 | 5,000–7,000 | 16–19 | 3–4 liidese kohta | ETFE turse keemilise kokkupuute tõttu |
| PFA keraamilise{0}}täidisega väliskihiga (patenditud) | 0.05–0.10 | 4,000–6,000 | 12–14 | N/A (täidetud PFA) | Täiteosakeste väljatõmbamine- |
Rakenduse sobivuse juhend
| Abrasiivne meedium | Keemiline keskkond | Soovitatav ümbris | Põhjendus |
|---|---|---|---|
| Räniliiv (pH 7, vesi) | Neutraalne | PFA/lips/ETFE (0,3–0,5 mm ETFE) | ETFE tagab kulumiskindluse; puudub keemiline rünnak ETFE-le |
| Kristalliseeritud soolad (NaCl, Na2SO4) | Küllastunud soolvesi, 80 kraadi | PFA/lips/ETFE | ETFE suhtes mitteagressiivsed soolad |
| Peenmetallid (teras, vask) | Happeline (pH 2–4) | PFA ühekihiline{0}}paksema seinaga | Happerünnak ETFE; aktsepteerima suuremat hõõrdumist |
| Alumiiniumoksiidi või SiC osakesed | Tugev hape (HNO₃, H2SO4) | PFA ainult üks{0}}kiht | ETFE ebaõnnestub keemiliselt; kahekihiline{0}}ei ole kasulik |
| Katalüsaatoriosakesed (tseoliidid, ränidioksiid-alumiiniumoksiid) | Nõrk leeliseline (pH 8–10) | PFA/lips/ETFE | Vastuvõetav, kui temperatuur<120°C |
| Lendtuhk või tsemenditolm | Neutraalne kuni nõrgalt aluseline | PFA/lips/ETFE 0,5 mm ETFE-ga | Suur hõõrdumine õigustab ETFE-d |
| Kõik kloori või klooritud lahustitega abrasiivid | pH 5–8, 100 kraadi | PFA üks{0}}kiht | ETFE paisub klooritud keskkonnas |
| High-temperature abrasive (>140 kraadi) | Ükskõik milline | PFA ühekihiline{0}}3 mm seinaga | ETFE temperatuuripiirang 150 kraadi ; kasutage selle asemel paksemat PFA-d |
Ülevaatus ja rikete ennetamine
Kahekihiliste{0}}katete puhul kontrollige ETFE kulumist igal aastal magnetinduktsiooni või ultraheli paksusmõõturi abil. Mõõtke ETFE kihi paksust mitmes punktis. Kui järelejäänud ETFE paksus langeb alla 0,1 mm, satub ümbris kõrge -riskiga tsooni, kus PFA kiht võib paljastada. Katmata PFA erodeerub kiiremini kui ETFE, kuid küttekehal on veel eluiga alles (täielik PFA seinapaksus). Küttekeha tuleks välja vahetada, kui ülejäänud seina paksus (ETFE + PFA) langeb alla 1,0 mm. Delaminatsiooni tuvastamine: koputage kesta metallesemega; kihistunud ala kõlab tuhmina või õõnsana, samas kui liimitud alad tekitavad terava rõnga. Ultraheli testimine (10–15 MHz) võimaldab tuvastada delaminatsiooni kihtidevahelise peegeldusena. Mis tahes kihistumine, mis on suurem kui 10 mm mis tahes suunas, nõuab väljavahetamist, kuna ETFE kiht eraldub lõpuks ja võib ummistada allavoolu seadmeid.
Järeldus: koekstrudeeritud PFA/ETFE pakub korraliku sidekihiga paremat kulumiskindlust
Funktsionaalse sidekihiga koekstrudeeritud PFA/ETFE kahekihiline{0}}kate pakub 50–70% paremat kulumiskindlust kui ainult -PFA ümbris, säilitades 90–95% PFA keemilisest inertsusest. Välimine ETFE kiht (0,3–0,5 mm) tagab kõvaduse ja kulumiskindluse; sisemine PFA kiht (1,2–1,7 mm) tagab keemilise barjääri, kui ETFE läbitakse. Ilma sidekihita kihistub liides termilise tsükli või mehaanilise pinge all, mis muudab kõik eelised olematuks. Koekstrudeeritud kesta on soovitatav abrasiivseks kasutamiseks neutraalses kuni kergelt happelises keskkonnas (pH 3–10) temperatuuril alla 120 kraadi. Tugevalt oksüdeerivate hapete, klooritud lahustite või üle 140-kraadise temperatuuri korral on suurema seinapaksusega (2,5–3,0 mm) ühekihiline PFA-kate endiselt usaldusväärsem valik, hoolimata suuremast kulumiskulumisest. Kahekihilisi katteid kaaluvad insenerid peaksid taotlema koekstrusiooni sertifikaati, sidekihi materjali dokumentatsiooni ja liidese adhesioonitesti tulemusi (koorumistugevus vähemalt 3 N/mm). Koekstrudeeritud ümbrise lisakulud (30–50% kõrgem kui PFA) kaetakse abrasiivsete rakenduste pikendatud kasutusea tõttu, -tavaliselt 2–4 korda pikem kui kogu-PFA. Suurimate kulumistingimuste (liivapulber, katalüsaatori käsitsemine) korral on kahekihiline ümbris parim saadaolev fluoropolümeeri lahendus, eeldusel, et keemiline keskkond ei ründa ETFE-d.
