Keemiatehase insener vaatas läbi protsessivannide loendi ja esitas otsekohese küsimuse: milline neist võib kasutada PTFE sukelsoojendit ja milline mitte? Loetelu hõlmas väävelhapet, vesinikkloriidhapet, lämmastikhapet, vesinikfluoriidhapet, naatriumhüdroksiidi, kroomhapet, lahustid ja mõningaid eripreparaate. Vastus ei olnud igaühe jaoks lihtne jah või ei. PTFE on enamiku tingimustes vastupidav enamikule nendest kemikaalidest. Kuid on teatud keskkondi, kus PTFE on vale valik ja selle kasutamine toob kaasa enneaegse rikke.
PTFE-d kirjeldatakse sageli kui universaalselt keemiliselt vastupidavat. See kirjeldus kehtib enamiku tööstuslike keemiate puhul. Kuid see pole absoluutne. On kolme kategooria keskkondi, kus PTFE-sukelsoojendeid ei tohi kasutada: sula leelismetallid, elementaarne fluor ja teatud kõrge temperatuuriga söövitavate ja oksüdeerivate ainete kombinatsioonid.
Sulatatud leelismetallid
Sulanud naatrium, kaalium ja liitium reageerivad ägedalt PTFE-ga. Reaktsioon defluoriseerib polümeeri, vabastades soojust ja tekitades ohtliku olukorra. See ei ole järkjärguline lagunemine,{2}}see on kiire eksotermiline reaktsioon, mis võib küttekeha sekunditega hävitada.
Sulatatud leelismetallid ei ole plaadistuses ega keemilises töötlemises levinud, kuid neid kasutatakse mõnes erirakenduses, sealhulgas teatud tuuma- ja metallurgiaprotsessides. PTFE sukelsoojendid ei sobi nendesse keskkondadesse.
Elementaarne fluor ja tugevad fluorivad ained
Elementaarne fluor ründab PTFE-d kõrgel temperatuuril. Toatemperatuuril on reaktsioon aeglane. Üle 100 kraadi võib fluor polümeeri defluorida, luues reaktiivse pinna ja lagundades kesta. Kloortrifluoriidil ja teistel tugevatel fluorivatel ainetel on sarnane toime.
Fluori ja fluorivaid aineid kasutatakse mõnedes pooljuht- ja erikeemilistes protsessides. Nendes keskkondades ei ole PTFE õige valik. Tihti kasutatakse selle asemel nikli või moneli sukelsoojendeid.
| Keskkond | Temperatuur | Rünnaku mehhanism | PTFE sobivus | Alternatiivne materjal |
|---|---|---|---|---|
| Sulatatud naatrium | >100 kraadi | Vägivaldne defluorimine | Ei sobi | Roostevaba teras, nikkel |
| Sula kaalium | >100 kraadi | Vägivaldne defluorimine | Ei sobi | Roostevaba teras, nikkel |
| Elementaarne fluor | >100 kraadi | Defluorimine | Ei sobi | Nikkel, Monel |
| Kloortrifluoriid | >50 kraadi | Defluorimine | Ei sobi | Nikkel, Monel |
| Kuum kontsentreeritud söövitav aine | >95 kraadi | Pinna fluorimine | Marginaalne – ei sobi | Titaan, 316L |
| Kuum kontsentreeritud lämmastikhape | >100 kraadi | Oksüdatsioon | Marginaalne | Ränikarbiid, titaan |
Keskkonnad, kuhu PTFE sukelsoojendid ei sobi
Kuum kontsentreeritud söövitav aine äärmuslikel temperatuuridel
PTFE talub mõõdukatel temperatuuridel söövitavaid lahuseid. 60–70 kraadi juures ja kontsentratsioonil alla 20%, on rünnak tühine. Kontsentratsioonil 95 kraadi ja 25% muutub defluorimise kiirus oluliseks. Polümeeri pind laguneb ja kest laguneb kuude jooksul.
See ei ole absoluutne keeld-PTFE-d võib kasutada kuuma leevitamise korral, kui temperatuuri ja kontsentratsiooni hoitakse piirides või kui vattihedust vähendatakse, et hoida ümbrise temperatuuri madalal. Kuid söövitava spektri äärmises otsas ei ole PTFE õige valik.
Kuumad kontsentreeritud oksüdeerivad happed
PTFE talub mõõdukatel temperatuuridel lämmastik- ja kroomhapet. Kõrgetel kontsentratsioonidel ja temperatuuridel üle 90–100 kraadi oksüdatsioonikiirus kiireneb. Polümeeri pind laguneb ja ümbris muutub rabedaks.
Nendes keskkondades võib sobivam olla ränikarbiid või kvarts. Kvarts peab vastu lämmastik- ja kroomhappele, kuid mitte leeliselistele tingimustele. Ränikarbiid peab mõlemale vastu, kuid on kallim.
Lahustid kõrgel temperatuuril
PTFE peab toatemperatuuril vastu enamikule lahustitele. Kõrgendatud temperatuuridel imbuvad polümeeri suhtes kõrge afiinsusega lahustid kiiremini läbi. Klooritud ja aromaatsed lahustid 60–70 kraadi juures võivad tungida läbi kesta nädalate või kuude jooksul.
PTFE ei ole õige valik kõrgel{0}}temperatuuril kasutatavate lahustite jaoks. Sobivam on kvarts või roostevaba teras, olenevalt lahustist ja temperatuurist.
Kui PTFE on marginaalne, pole see keelatud
Paljud keskkonnad ei ole otsesed keelud, vaid marginaalsed tingimused, kus PTFE kasutusiga on lühendatud. Sellesse kategooriasse kuuluvad kuumad kontsentreeritud söövitavad, kõrgel temperatuuril{1}}oksüdeerivad happed ja agressiivsed lahustid. Nendes keskkondades saab PTFE-d kasutada hoolika spetsifikatsiooniga-madalama vattiheduse, paksema kesta ja sagedase jälgimisega,-kuid kasutusiga on lühem kui leebemates tingimustes.
| Keskkond | Seisund | PTFE sobivus | Märkmed |
|---|---|---|---|
| Naatriumhüdroksiid, 25% | 95 kraadi | Ei soovita | Kasutage titaani või 316 liitrit |
| Naatriumhüdroksiid, 15% | 80 kraadi | Marginaalne | Vähendage vattide tihedust |
| Lämmastikhape, 50% | 90 kraadi | Marginaalne | Vähendage vattide tihedust |
| kroomhape, 20% | 80 kraadi | Marginaalne | Jälgige isolatsioonitakistust |
| Klooritud lahusti | 60 kraadi | Ei soovita | Kasutage kvartsi |
| Aromaatne lahusti | 70 kraadi | Ei soovita | Kasutage kvartsi või roostevaba terast |
Piiratud ja keelatud keskkonnad PTFE sukelsoojendite jaoks
Kui standardmaterjalid ei vasta rakendusele
Mõned keemilised keskkonnad ei ühildu PTFE-ga ega ühildu ka tavaliste alternatiividega. Vannil, mis vaheldub happelise ja leeliselise või mis sisaldab nii oksüdeerivaid kui ka redutseerivaid aineid, ei pruugi olla ühte parimat materjali. Sellistel juhtudel võib vaja minna kohandatud lähenemist-teine polümeer, spetsialiseeritud sulam või hübriidkonstruktsioon.
Kohandatud PTFE sukelsoojendi konfiguratsioon madalama vattiheduse, paksemate kestade ja parema juurdepääsuga vooluhulka laiendab PTFE ulatust marginaalsetesse keskkondadesse. Spetsifikatsiooniprotsess nõuab vanni keemiat, kontsentratsiooni, temperatuuri ja eelmiste kütteseadmete rikete ajalugu. Mitme protsessivanniga rajatiste puhul tuvastab see rakendusespetsiifiline-lähenemine, millised vannid võivad PTFE-d kasutada ja millised vajavad alternatiivi.
