1 mm õhukese PFA seina puhul abrasiivse lobri kasutamisel kiirusel 1,5 m/s on osakeste maksimaalne lubatud suurus, et vältida täppide tekkimist (lokaliseeritud erosioon sügavamal kui 0,1 mm/aastas) 150–200 µm kõvade osakeste (ränidioksiid, alumiiniumoksiid, Mohs 7–9) ja 300–40 polümeeri, süsinikuosakeste jaoks helmed, Mohsi 3–4). Suuremad osakesed põhjustavad auke, kuna nende löögienergia (E ∝ d³ × v²) ületab PFA saagise kriitilise läve. 300 µm ränidioksiidi osake kiirusel 1,5 m/s tekitab ligikaudu 0,5 µJ löögienergiat, millest piisab mikro-kraatri (sügavusega 5–10 µm) loomiseks PFA pinnale. Korduvad löögid suurendavad kraatri süvendisse. 1 mm seina puhul vähendavad süvendid, mis on sügavamad kui 0,3 mm (30% paksusest), oluliselt eluiga. Punktide tekke vältimiseks piirake osakeste suurust<200 µm for hard abrasives, or reduce velocity to <1.0 m/s.
Löögienergia ja punktide tekitamise lävi
Osakeste kriitiline suurus d_crit tuletatakse erosioonimudelist: d_crit ∝ (H_PFA / (ρ_p × v²))^(1/3), kus H_PFA on kõvadus (≈ 65 Shore D, ≈ 20 MPa taane). Ränidioksiid (ρ=2,650 kg/m³), v=1.5 m/s, d_crit ≈ 180 µm.
Suuremad osakesed põhjustavad auke, kuna:
Neil on suurem kineetiline energia (skaala d³-ga)
Need loovad sügavama taande (skaala d-ga)
Need kipuvad lööma suurema nurga all (vähem pöörlema)
1 mm seina puhul vähendab süvendi sügavus 0,3 mm ülejäänud paksust 0,7 mm-ni – see on siiski vastuvõetav. Kuid kaevandused toimivad stressi koondajatena. Kui süvendite tekkimine algab, kiireneb erosioonimäär kohapeal.
Osakeste suuruse piirangud materjali järgi
| Osakeste materjal | Kõvadus (Mohs) | Tihedus (kg/m³) | Maksimaalne suurus 1 mm seina jaoks (µm) kiirusel 1,5 m/s | Eeldatav süvendi sügavus (µm/aastas) | Soovitus |
|---|---|---|---|---|---|
| Ränikivi liiv | 7 | 2,650 | 150–180 | 30–50 | Vastuvõetav |
| Alumiiniumoksiid | 9 | 3,900 | 100–130 | 50–80 | Marginaalne |
| Ränikarbiid | 9.5 | 3,200 | 80–100 | 80–120 | Ei soovita |
| Klaashelmed | 5.5 | 2,500 | 250–300 | 10–20 | Ohutu |
| Lubjakivi (CaCO₃) | 3 | 2,700 | 350–400 | 5–15 | Ohutu |
| Polümeergraanulid (HDPE) | 1–2 | 950 | >1,000 | <5 | Ohutu |
| Peenmetallid (teras) | 5 | 7,800 | 150–200 | 20–40 | Vastuvõetav |
| Lendtuhk | 5–6 | 2,200 | 200–250 | 15–30 | Vastuvõetav |
Kiiruse mõju osakeste kriitilisele suurusele
| Kiirus (m/s) | Kriitiline d ränidioksiidi jaoks (µm) | Süvendi sügavus (µm/aastas) d=200 µm juures | Märkmed |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 400 | <5 | Ohutu (ilma aukudeta) |
| 1.0 | 250 | 10–20 | Vastuvõetav |
| 1.5 | 180 | 30–50 | Õhukese seina marginaal |
| 2.0 | 120 | 80–120 | Kõrge risk 1 mm seina puhul |
| 2.5 | 90 | 150–200 | Vastuvõetamatu |
| 3.0 | 70 | 250–300 | Kiire ebaõnnestumine |
Praktilised juhised 1 mm PFA seina jaoks
| Teenuse nõue | Maksimaalne osakeste suurus | Maksimaalne kiirus | Eeldatav eluiga (aastaid) |
|---|---|---|---|
| Kõvad osakesed (ränidioksiid, alumiiniumoksiid) | <150 µm | 1.5 m/s | 1–2 |
| Kõvad osakesed | <100 µm | 2.0 m/s | 1–2 |
| Kõvad osakesed | <200 µm | 1.0 m/s | 2–3 |
| Pehmed osakesed (lubjakivi, klaas) | <400 µm | 1.5 m/s | 3–5 |
| Mis tahes osakesed | N/A | <0.5 m/s | 5–10 (tühine erosioon) |
Välja näide
A mining slurry contained 250 µm silica sand at 1.5 m/s. A 1 mm PFA wall heater developed pits (0.4 mm deep) after 8 months, leading to perforation at a pit. The plant installed a 2 mm wall heater (same slurry). Pitting depth was 0.2 mm after 18 months (still safe). The plant also installed a hydrocyclone to remove particles >150 µm. 1 mm seinakeris pidas siis vastu 3 aastat.
Pittingi tuvastamine
Kontrollige kerise pinda suurendusklaasiga (10–20×). Süvendid paistavad väikeste kraatritena (läbimõõt 0,2–1 mm). Mõõtke süvendi sügavust sügavusmõõturi või peenikese nõelaga. Kui süvendi sügavus 1 mm seinal ületab 0,3 mm, kavandage väljavahetamine 6 kuu jooksul. Kui mitu auku ületavad 0,5 mm, vahetage see kohe välja.
Liiga suurte osakeste leevendamine
Paigaldage ekraan või filter upstream to remove particles >200 µm.
Vähendage voolukiirust20–30% võrra (erosioon langeb 50–70%).
Kasutage paksemat seina(2–3 mm) – võimaldab sügavamaid süvendeid enne perforeerimist.
Kasutage kulumishülsi(PTFE, 1–2 mm), mida saab asendada (vt artiklit 64).
Järeldus: 1 mm seina puhul kiirusel 1,5 m/s, maksimaalne osakeste suurus kõvade abrasiivide puhul on väiksem või võrdne 150–200 µm
1 mm paksuse seinaga PFA-soojendi puhul, mis on abrasiivses lobris kiirusel 1,5 m/s, on maksimaalne lubatud osakeste suurus kõvade osakeste (ränidioksiid, alumiiniumoksiid) puhul 150–200 µm ja pehmete osakeste (lubjakivi, klaas) puhul 300–400 µm. Suuremad osakesed tekitavad löögikraatreid (süvendeid), mis aja jooksul süvenevad, perforeerides õhukese seina. Kui liiga suuri osakesi ei saa eemaldada, suurendage seina paksust 2–3 mm-ni, vähendage kiirust või paigaldage kulumishülss. 1 mm sein on õrn. See ei talu suuri kõvasid osakesi. Suurus loeb. Filtreerige need välja, aeglustage või paksendage. Teie küttekeha eluiga sõltub osakeste kontrollist. Mõõtke oma läga, tundke oma osakesi ja kujundage vastavalt. Abrasiivtöös on õhukesed seinad ohtlikud. Paksud seinad on turvalisemad. Vali targalt.
