Pindamistöökoja insener määras 25-kraadise väävelhappe anodeerimisvanni jaoks asendus-PTFE-sukelsoojendi. Müüja korrosioonidiagramm näitas, et PTFE on "suurepärane" kõigi väävelhappe kontsentratsioonide ja temperatuuride puhul. Insener tellis küttekeha, paigaldas selle ja see toimis kolm aastat hästi. Teine insener, kes määras küttekeha erineva paagi jaoks, kasutas sama tabelit ja tellis sama küttekeha 90-kraadise 50% väävelhappevanni jaoks. Kütteseade ütles üles kaheksa kuuga. Diagramm ütles "suurepärane". Tegelikkus oli nüansirikkam.
Korrosioonikaardid on kasulikud tööriistad, kuid need on sageli liiga lihtsustatud. Nad hindavad materjale suurepärasteks, headeks, õiglasteks või mittesoovitavateks laias kontsentratsiooni- ja temperatuurivahemikus. PTFE ei lagune väävelhappes tavapärases tähenduses-ta ei lahustu ega korrodeeru. Kuid see imbub ja läbitungimiskiirus sõltub kontsentratsioonist ja temperatuurist. Diagramm, mis hindab PTFE-d "suurepäraseks" kogu väävelhappe spektris, eirab läbitungimisteed, mis piirab kasutusiga kõrgetel temperatuuridel.
Kuidas korrosioonikaarti õigesti lugeda
Korrosioonikaart on lähtepunkt, mitte spetsifikatsioon. See näitab, kas materjal on laiades tingimustes keemiliselt kokkusobiv keemiaga. See ei näita, kui kaua materjal vastu peab, milline on läbilaskvus või milline on rikkemehhanism.
Väävelhappes sisalduva PTFE puhul tuleks graafikut tõlgendada temperatuuri silmas pidades. Toatemperatuuril ja mõõdukatel kontsentratsioonidel on PTFE sisuliselt inertne. Kõrgematel temperatuuridel muutub läbilaskvus piiravaks teguriks. Diagrammil võib siiski olla kirjas "suurepärane", kuna polümeer ei lahustu, kuid kasutusiga võib olla piiratud niiskuse sissetungimise ja isolatsioonirikke tõttu.
| Väävelhappe kontsentratsioon | Temperatuur | PTFE keemiline vastupidavus | Läbilaskvuskiirus | Eeldatav kasutusiga |
|---|---|---|---|---|
| 10–30% | 25-50 kraadi | Suurepärane | Väga madal | 5-10 aastat |
| 10–30% | 60-80 kraadi | Suurepärane | Madal | 3-6 aastat |
| 30–50% | 25-50 kraadi | Suurepärane | Madal | 4-8 aastat |
| 30–50% | 60-80 kraadi | Suurepärane | Mõõdukas | 2-4 aastat |
| 50–70% | 25-50 kraadi | Suurepärane | Mõõdukas | 3-5 aastat |
| 50–70% | 60-90 kraadi | Suurepärane | Kõrge | 1-3 aastat |
| >70% | 25-50 kraadi | Suurepärane | Mõõdukas – kõrge | 2-4 aastat |
| >70% | 60-90 kraadi | Suurepärane | Väga kõrge | 6-18 kuud |
PTFE läbilaskvus ja kasutusiga väävelhappe kasutamisel kontsentratsiooni ja temperatuuri järgi
Väävelhappe läbitungimismehhanism
Väävelhape tungib läbi PTFE, kuna vesi ja happemolekulid difundeeruvad läbi polümeermaatriksi. Kiirus sõltub temperatuurist, kontsentratsioonist ja ümbrise paksusest. Madalatel temperatuuridel ja kontsentratsioonidel on läbilaskvus piisavalt aeglane, et kütteseade kestab aastaid. Kõrgetel temperatuuridel ja kontsentratsioonidel kiirus kiireneb ja niiskus jõuab MgO isolatsioonini kuude jooksul.
Läbitungimiskiirus kahekordistub ligikaudu iga 10 kraadise temperatuuri tõusuga. See suureneb ka happe kontsentratsiooniga, kuigi seos ei ole lineaarne. 50% kontsentratsiooni korral võib läbilaskvus olla kaks kuni kolm korda suurem kui 20% samal temperatuuril.
Mantli paksus tagab difusioonitee pikkuse. 2,5 mm kesta läbitungimiseks kulub kauem aega kui 1,5 mm ümbrisel. Kuid paksem kest tõstab ka ümbrise temperatuuri, lisades soojustakistuse, mis suurendab läbilaskevõimet. Optimaalne paksus tasakaalustab need mõjud.
Mida diagramm teile ei ütle
Korrosioonikaart ei ütle teile:
Läbitungimiskiirus teie konkreetsel temperatuuril ja kontsentratsioonil
Teie rakenduse eeldatav kasutusiga
Katte paksuse mõju läbilaskvusele
Vattide tiheduse mõju ümbrise temperatuurile ja läbilaskvusele
Voolutingimuste mõju soojusülekandele ja kesta temperatuurile
Need tegurid määravad, kas PTFE-küttekeha kestab kaks või kümme aastat. Diagramm on sõelumistööriist. Spetsifikatsioon nõuab üksikasjalikumat analüüsi.
Väävelhappeteenuse praktilised valikuetapid
Määrake vanni tegelik kontsentratsioon ja temperatuurivahemik. Kasutage kõrgeimat kontsentratsiooni ja temperatuuri, mis tavatöö ajal esinevad, mitte keskmist.
Hinnake temperatuuri ja kontsentratsiooni järgi läbitungimise kiirust. Kui eeldatav kasutusiga on alla kolme aasta, kaaluge väiksemat vattihedust, paksemat kesta või teistsugust materjali.
Arvutage vajalik pindala võimsuse ja ohutu vattiheduse põhjal. Väävelhappes 60–80 kraadi juures hoiab vattihedus 1,0–1,2 W/cm² ümbrise temperatuuri vahemikus, mis piirab läbilaskvust.
Võtke arvesse ümbrise paksust. 2,0–2,5 mm ümbris tagab pikema läbilaskmistee, kuid lisab soojustakistust. 1,5–2,0 mm ümbris vähendab soojustakistust, kuid lühendab läbitungimisteed. Optimaalne sõltub temperatuurist ja nõutavast kasutuseast.
Pärast paigaldamist jälgige isolatsioonitakistust. Järk-järguline langus kuude jooksul näitab läbitungimise edenemist. Stabiilne näit näitab, et kütteseade töötab ohututes piirides.
| Valiku parameeter | Madala-ajutine teenus (<50°C) | Mõõdukas{0}}ajutine teenus (50–70 kraadi) | Kõrge -temperatuuri teenus (70–90 kraadi) |
|---|---|---|---|
| Vattide tihedus | 1,4–1,6 W/cm² | 1,0–1,3 W/cm² | 0,8–1,0 W/cm² |
| Katte paksus | 1,5–2,0 mm | 2,0–2,5 mm | 2,5–3,0 mm |
| Pindala 5 kW jaoks | 3100–3600 cm² | 3800–5000 cm² | 5000–6250 cm² |
| Eeldatav kasutusiga | 5-10 aastat | 3-5 aastat | 1,5-3 aastat |
PTFE sukelküttekeha spetsifikatsiooniparameetrid väävelhappeteenuse jaoks
Kui diagramm ütleb "Suurepärane", kuid kütteseade ebaõnnestub
Küttekeha, mis väävelhappe kasutamisel enneaegselt ebaõnnestub, hoolimata diagrammi reitingust, on tavaliselt piiratud läbilaskvuse, mitte keemilise rünnakuga. Polümeer on terve. Isolatsioonitakistus on vähenenud. Rike on elektriline, mitte keemiline.
Lahenduseks on läbitungivuse vähendamine ümbrise temperatuuri alandamise, ümbrise paksuse suurendamise või mõlema kaudu. Madalam vattihedus vähendab ümbrise temperatuuri. Paksem ümbris suurendab läbilaskvust. Need koos pikendavad aega, enne kui niiskus jõuab MgO-ni.
Madala vattiheduse, paksude kestade ja suurte pindaladega kohandatud PTFE-sukelsoojendi konfiguratsioon sobib kõrgel-temperatuuril väävelhappega, kus standardsoojendid enneaegselt üles ütlevad. Spetsifikatsiooniprotsess nõuab happe kontsentratsiooni, töötemperatuuri, paagi mõõtmeid ja nõutavat võimsust.
