PFA-d peetakse laialdaselt UV{0}}resistentseks, võrreldes paljude polümeeridega, kuid see ei ole immuunne ultraviolettkiirguse lagunemise suhtes. PFA sukelsoojenditega välistingimustes kasutatavad kemikaalihoidlad on päikesevalguse käes (UV-A 315–400 nm ja UV-B lainepikkusel 280–315 nm) tuhandeid tunde aastas. UV-kiirgus lõhub süsinik-fluori sidemeid polümeeri pinnal, tekitades vabu radikaale, mis põhjustavad ahela katkemist, ristsidumist{10} ja pinna haprust. Minimaalne painderaadius -väikseim raadius, milleni PFA kesta saab ilma pragudeta painutada{13}}, suureneb (süveneb) pärast pikaajalist UV-kiirgust. Uue PFA-soojendi puhul on minimaalne painderaadius tavaliselt 5–8 korda toru läbimõõdust (nt 25 mm läbimõõduga toru puhul 125–200 mm). Pärast 2000 tundi väljas viibimist UV-kiirgusega (umbes aasta päikeselises kliimas) suureneb minimaalne painderaadius kahekordseks 10–16-kordseks läbimõõduks. 5000 tunni pärast muutub pind rabedaks ja isegi 20-kordse läbimõõduni painutamine võib põhjustada pragunemist. Insenerid, kes paigaldavad või paigutavad üle 1000 tunni UV-kiirgusega PFA-välisküttekehasid, peavad painderaadiust vastavalt vähendama.
UV-lagundusmehhanism PFA-s
Erinevalt polüetüleenist või PVC-st, mis lagunevad UV-kiirguse käes kiiresti, sisaldab PFA ainult süsinik{0}}fluori ja süsinik-süsiniksidemeid. Fluori aatomid varjavad polümeeri karkassi, kuid suure -energiaga UV-B-footonitel (lainepikkusega alla 315 nm) on piisavalt energiat (ligikaudu 380 kJ/mol), et lõhkuda süsinik-fluori sidemeid (sideme energia ligikaudu 485 kJ/moloksüdatsiooni) kaudselt{95 kJ/mol{1}}. Õhust saadav hapnik reageerib UV-ergastatud polümeeriahelatega, moodustades karbonüülrühmad (C=O) ja karboksüülhappe lõpprühmad. Need rühmad neelavad UV-kiirgust pikematel lainepikkustel, kiirendades edasist lagunemist. Lagunemine piirdub pinnakihiga (sügavusega 50–200 µm), kuna PFA neelab tugevalt UV-kiirgust; sügavamad kihid jäävad puutumata. Sellest pinna rabedusest piisab aga mehaanilise käitumise muutmiseks painutamisel.
Surface embrittlement manifests as a reduction in elongation at break of the surface layer from >300% kuni<50% after 3,000–5,000 hours of UV exposure. When the tube is bent, the outer surface (tension side) must elongate. If the surface layer cannot elongate, it cracks. The crack propagates inward through the embrittled layer, potentially reaching the full wall thickness if bending is severe. Tensile testing of UV-exposed PFA tubes shows that the bulk material retains its ductility, but the thin embrittled surface layer acts as a crack initiator. The minimum bending radius increases because the allowable surface strain decreases.
UV-kiirguse aeg vs. minimaalne painderaadius
| Kumulatiivne UV-kiirgus (tundides)* | Pinna lagunemise sügavus (µm) | Pinna pikenemine purunemisel (%) | Minimaalne painderaadius (× toru läbimõõt) | Soovitatav paigalduspraktika |
|---|---|---|---|---|
| 0 (uus, säritamata) | 0 | >300 | 5–8× (nt 125–200 mm 25 mm välisläbimõõduga) | Kehtivad standardsed paindevarud |
| 500 tundi (3 kuud, päikesepaisteline) | 20–40 | 200–250 | 6–10× | Olulisi muutusi pole; tavapraktika vastuvõetav |
| 1000 tundi (6 kuud) | 40–80 | 150–200 | 8–12× | Vältige teravaid painutusi; kasutage suurema raadiusega liitmikke |
| 2000 tundi (1 aasta) | 80–120 | 100–150 | 10–16× | Ärge painutage rohkem kui 12×; enne painutamist kontrollige pinna pragude olemasolu |
| 3000 tundi (18 kuud) | 100–150 | 60–100 | 15–20× | Enne teisaldamist asendage või kaitske UV-kaitsega |
| 5000 tundi (2–3 aastat) | 120–180 | 30–60 | 20–25× | Võimalik pinna pragunemine; ärge painutage; asendage kütteseade, kui see on vajalik ümberpaigutamiseks |
| 8000 tundi (4–5 aastat) | 150–200 | <30 | >25 × (habras luumurd) | Kütteseade välistingimustes töötamise lõpus; soovitatav asendada |
*UV exposure hours assume direct sunlight, temperate climate (30–40° latitude), no UV shielding. Exposure time doubles in tropical climates; halves in northern latitudes (>50 kraadi).
UV-kahjustuse visuaalsed ja mehaanilised indikaatorid
Enne välistingimustes kasutatava PFA-küttekeha painutamist kontrollige UV-kiirguse lagunemise märke. Looduslik poolläbipaistev PFA muutub 1000–2000 tunni pärast päikese käes{1}}käival küljel kollaseks kuni pruuniks. Valge kriidine pinnakiht (pulbristumine) viitab tõsisele lagunemisele (3,000+ tundi). "Rätiku test": pühkige pind tumeda lapiga; igasugune valge pulbri ülekanne viitab pinna rabedusele. Kvantitatiivseks hindamiseks kasutage duromeetrit (Shore D). Uue PFA mõõdud on 65–68 Shore D. UV-kiirgusega eksponeeritud PFA võib ristsidumise ja pinna kõvenemise tõttu mõõta 70–75 Shore D. Pinna kõvadus üle 72 Shore D korreleerub minimaalse painderaadiusega, mis ületab 15-kordset läbimõõtu.
Kui küttekeha tuleb UV-kiirguse järel painutada, soojendage paindeala kuumapuhuriga 100–120 kraadini. Kõrgendatud temperatuur pehmendab kergelt murenenud pinnakihti, võimaldades painduda ilma pragudeta. Minimaalne painderaadius 100 kraadi juures on ligikaudu 60% UV-materjali ruumitemperatuuri väärtusest. Küte aga kiirendab edasist lagunemist, kui kütteseade naaseb välitööle; see tehnika on mõeldud ainult ühekordseks-paigaldamiseks või ümberpaigutamiseks.
Kaitse- ja leevendusstrateegiad
Välistingimustes kasutatavate kemikaalihoidlate puhul, mis nõuavad PFA-soojendeid, on UV-kiirguse lagunemine välditav. Kolm strateegiat kaitsevad kütteseadet. Esmalt paigaldage UV-kaitse: perforeeritud metallist kate või UV--neelav polükarbonaadist toru küttekeha avatud osa ümber vedelikujoone kohal. Varjestus blokeerib 95–99% UV-kiirgusest, võimaldades samal ajal õhuringlust. Teiseks määrake loodusliku poolläbipaistva asemel must{7}}pigmenteeritud PFA. Tahm (1–3%) neelab UV-kiirgust ja muudab selle soojuseks, kaitstes polümeeri karkassi. Mustal PFA-l on UV-kiirguse kasutusiga 3–5 korda pikem kui looduslikul PFA-l. Kolmandaks kandke kütteseadmele enne välitingimustesse paigaldamist väljal -kantud UV-kaitsekiht (läbipaistev silikoon või fluoritud uretaan). Kate peab sobima PFA ja keemilise keskkonnaga; katsetage esmalt väikest ala.
Olemasolevate välissoojendite puhul, millel on teadmata UV-kiirguse ajalugu, on kõige ohutum tava eeldada, et mis tahes nähtava kollaseks muutuva küttekeha minimaalne painderaadius on algsest väärtusest kaks korda suurem. Pruuni värvuse või pinnapulbriga küttekehasid ei tohiks üldse painutada; need tuleks asendada, kui on vaja ümberpaigutamist. Uue PFA-soojendi hind (500–1500 dollarit) on palju väiksem kui pragunenud kestast lekkiva kemikaali maksumus, eriti keskkonnasäästlikult reguleeritud kemikaalide ladustamisel.
Järeldus: UV-kiirgus kahekordistab minimaalse painderaadiuse 2000 tunni pärast
Pikaajaline UV-kiirgus muudab PFA-soojendite pinnakihi rabedaks, suurendades minimaalset painderaadiust 5–8-kordse toru läbimõõdult (uus) 10–16-le 2000 tunni pärast (üks aasta õues päikesevalgust) ja 5000 tunni pärast 20-kordseks või enamaks. Välis-PFA-küttekehasid paigaldavad või ümberpaigutavad insenerid peavad enne painutamist kontrollima värvimuutuse, pinna pulbristumise ja suurenenud kõvaduse suhtes. Nähtavate UV-kahjustustega küttekehasid ei tohi külmalt painutada; need vajavad kuumuse abil{11}}painutamist või asendamist. Kõige usaldusväärsem pikaajaline lahendus kemikaalide välistingimustes ladustamiseks on määrata musta pigmenteeritud PFA või paigaldada UV-kaitse, mis välistab lagunemismehhanismi täielikult. Välistöödeks mõeldud looduslike PFA-küttekehade kasutusiga peaks olema 3–5 aastat, enne kui UV-hapranemine kahjustab mehaanilist terviklikkust. Pärast seda perioodi võib paindumine või mehaaniline pinge põhjustada ümbrise katastroofilist pragunemist, kemikaalide lekkimist ja keskkonna saastumist. Kriitiliste välispaigaldiste puhul on plaaniline asendusprogramm (naturaalse PFA puhul iga 3 aasta järel, musta PFA puhul iga 5–7 aasta järel) säästlikum kui tõrkepõhine{23}}vahetus.
