Kõrge -puhtusastmega ammoniaagiaur (NH₃) temperatuuril 50–100 kraadi on PFA suhtes mõõdukalt agressiivne, põhjustades polümeeri tõmbepinge all keskkonnamõjude lõhenemist (ESC). Sile välispind (Ra < 0,2 µm) on sama pinge ja ammoniaagiga kokkupuute korral vastupidav pragunemisele 3–5 korda paremini kui tekstureeritud pind (Ra > 0,8 µm). Mehhanism on stressi kontsentratsioon: tekstureeritud pindadel on mikroskoopilised tipud ja orud, mis toimivad stressi tõstjatena. Tõmbepinge all (soojuspaisumisest, rõhust või jääkpingest) kogevad oru põhjas pingekontsentratsioonid Kt teguritega 2–5 ×. Ammoniaagiaur adsorbeerub eelistatult nendesse{13}}kõrge pingega piirkondadesse, vähendades pragude tekkeks vajalikku pinnaenergiat. Siledal pinnal selliseid pingekontsentraatoreid pole; rakendatav pinge on ühtlane, jäädes alla ESC kriitilise läve. Ammoniaagi aurude teenindamiseks määrake poleeritud või{16}}ekstrudeeritud sile PFA pind.
Ammoniaak{0}}keskkonnastressi tekitatud lõhenemine
Ammoniaak ei reageeri keemiliselt PFA-ga (temperatuuril alla 120 kraadi ei toimu ahela katkemist ega oksüdeerumist). Selle asemel toimib see stressi-pragunemise vahendina. NH3 molekulid on väikesed (kineetiline läbimõõt 0,26 nm) ja väga polaarsed. Nad hajuvad PFA amorfsetesse piirkondadesse, häirides van der Waalsi jõude ahelate vahel. Rakendatud tõmbepinge (isegi 2–3 MPa) korral annab ammoniaagi -plastifitseeritud piirkond lokaalselt järele, moodustades hulluse. Hullusest kasvab pragu. ESC kriitiline pinge ammoniaagis on sileda PFA puhul 3–5 MPa, kuid tekstureeritud PFA puhul ainult 1–2 MPa pinnaomaduste pingekontsentratsiooni tõttu. Kütteseade, mille jääkpinge on 4 MPa (ekstrusioonjahutusest), võib ammoniaagis püsida, kui see on sile, kuid praguneda nädalate jooksul, kui see on tekstureeritud.
Pinna karedus tekitab sälgud. V--kujulise soone sügavusega d ja juure raadiusega r korral on pingekontsentratsiooni tegur Kt ≈ 1 + 2√(d/r). Tüüpiline tekstureeritud pind (Ra=0.8 µm, r ≈ 0,5 µm, d ≈ 2 µm) annab Kt ≈ 1 + 2√(2/0,5)=1 + 2√4=1 + 4=5. Nominaalne pinge 4 MPa saagise juures {14' MPa{14' MPa juure juures muutub väärtuseks P 20 MPa. tugevus. Praod tekivad mõne tunni jooksul.
Pragunemiskindlus vs. pinna karedus NH₃ aurudes (80 kraadi, 1 bar)
| Pinna seisukord | Ra (µm) | Kt (maks) | Esimese praguni kuluv aeg 4 MPa pinge juures (tundi) | ESC kriitiline stress (MPa) | Rikkerežiim |
|---|---|---|---|---|---|
| Poleeritud (peegelviimistlus) | 0.05–0.1 | 1.1–1.2 | >10 000 (pragudeta) | 5–6 | Mitte ühtegi (testi jooksul) |
| Väljapressituna-(sile) | 0.2–0.3 | 1.3–1.5 | 5,000–8,000 | 4–5 | Hästi pöörane |
| Väljapressituna-(standardne) | 0.4–0.6 | 1.8–2.2 | 1,500–3,000 | 3–4 | Mitu peent pragu |
| Liivapritsiga (hea) | 0.8–1.2 | 3–5 | 200–500 | 1.5–2.5 | Üksik domineeriv pragu |
| Liivapritsiga (jäme) | 1.5–2.5 | 5–8 | 50–150 | 1.0–1.5 | Kiire lõhenemine |
| Töödeldud (tööriista jäljed) | 0,5–1,5 (suunaline) | 4–10 | 20–100 | 0.5–1.0 | Praod piki tööriistajälgi |
| Keemiliselt söövitatud | 0.6–1.0 | 2–4 | 300–800 | 2–3 | Mõõdukas lõhenemine |
Miks on siledad pinnad ammoniaagiteenuse jaoks kriitilised?
Lisaks pingekontsentratsioonile on siledatel pindadel vähem kohti ammoniaagi adsorptsiooniks. Ammoniaagi molekulid kondenseeruvad eelistatult mikroskoopilistes pragudes (kapillaarkondensatsioon). Kondenseeritud ammoniaagil on kõrgem kontsentratsioon ja pikem kontaktaeg, mis kiirendab plastifitseerimist. Sile pind ilma pragudeta minimeerib ammoniaagi adsorptsiooni, hoides polümeeri pinna suhteliselt kuivana.
Siledad pinnad võimaldavad ka tekkivaid pragusid varem tuvastada. Tekstureeritud pinnal on kareduses peidetud väikesed praod; selleks ajaks, kui nad on nähtavad, on nad sügavad. Siledal pinnal on hea valgustuse korral näha isegi 0,1 mm pragu, mis võimaldab ennetavat asendamist.
Pinna ettevalmistamine ammoniaagi hoolduseks
Ammoniaagi aurude kasutamiseks mõeldud PFA-soojendite puhul täpsustage:
Pinnaviimistlus: Ra Väiksem või võrdne 0,3 µm, mõõdetuna profilomeetriga ISO 4287 järgi.
Töötlemine: Ekstrudeerige kõrgpoleeritud stantsidega (peegelviimistlus). Vältige ekstrusioonijärgset-lihvimist või lõhkamist.
Ülevaatus: visuaalne kontroll 10-kordse suurendusega; ei mingeid nähtavaid tööriistajälgi, kriimustusi ega auke.
Kontrollimine: taotlege iga tootmispartii kohta pinnakareduse sertifikaati.
Kui kerisel on valmistamisel saadud tekstuurne pind (nt standardne väljapressimine Ra 0,5–1,0 µm), saab seda poleerida. Kuid poleerimine eemaldab 0,05–0,1 mm PFA-d, vähendades seina paksust. 2 mm seina puhul on see vastuvõetav. 1,5 mm seina puhul võib poleerimine kesta liialt õhendada. Parem määrata algusest peale sujuv.
Välja näide
Ammoniaagi eemaldamise kolonn töötas 80 kraadi juures kahe tarnija PFA-kuumutitega. Tarnija A kasutas standardseid stantse, mis toodavad Ra 0,6 µm. Tarnija B kasutas poleeritud stantse, mis andsid Ra 0,2 µm. Mõlemal kütteseadmel oli identne PFA klass ja seinapaksus. 18 kuu pärast ilmnesid tarnija A küttekehad ulatuslikult pinna mõranemist ja mitmed olid läbi pragunenud. Tarnija B küttekehadel ei olnud nähtavaid pragusid. Tehas lülitas kõik kütteseadmed tarnija B siledale viimistlusele. Pragunemise tõrked peatusid. Poleeritud stantside lisakulu oli tühine.
Järeldus: siledad pinnad taluvad ammoniaagi pragunemist 3–5 korda paremini
Kõrge -puhtusastmega ammoniaagi aurude kasutamisel peab sileda välispinnaga (Ra < 0,3 µm) PFA-soojendi keskkonnamõjude lõhenemisele 3–5 korda paremini vastu kui tekstureeritud pind (Ra > 0,8 µm). Sile pind kõrvaldab mikroskoopilised pingekontsentraatorid (sälgud, sooned), mis muidu võimendaksid rakendatud tõmbepinget 3–10 korda, võimaldades pragudel tekkida madala nominaalpinge korral. Ammoniaak adsorbeerub eelistatavalt pinnapragudesse, kiirendades veelgi tekstureeritud pindade pragunemist. Mis tahes ammoniaagi (veevaba või vesilahuse, 50–100 kraadi) jaoks määrake poleeritud või{12}}ekstrudeeritud sile PFA, mille Ra on väiksem või võrdne 0,3 µm. Ärge puhastage liivapritsiga, ärge masinaga, ärge tekstureerige. Sile on tugev. Karm on mõra, mis ootab juhtumist. Ammoniaagis, mida sujuvam, seda parem. Täpsustage sile, kontrollige sile, kestavad kaua.
