Ajalooline standard
Pliid on väävelhappe käitlemiseks kasutatud alates 18. sajandist. Plii-antimonisulamid (tavaliselt 4-8% antimoni) parandasid puhta plii mehaanilisi omadusi, muutes selle sobivaks soojusvahetite, torustike ja paakide vooderdiste jaoks. Üle sajandi oli plii-antimon standardmaterjal väävelhappega marineerimisvannide soojendamisel. Paljud sellised paigaldised on endiselt kasutuses.
Plii takistab väävelhapet, moodustades happes lahustumatu pliisulfaadi (PbSO₄) kile. See kile on stabiilne ja kaitseb enamiku peitsimistoimingute kontsentratsiooni- ja temperatuurivahemikus -kuni ligikaudu 80 kraadini 10–20% väävelhappes.
Kuid plii{0}}antimonist soojusvahetid vahetatakse välja. Asendusteks on üha enam PTFE. Liikumapanevaks jõuks ei ole plii korrosioonikaitsemehhanismi rike,{3}}see töötab siiski. See on pehme, raske, mürgise metalli akumuleeritud tööpuudused võrreldes kaasaegse inertse polümeeriga.
Plii{0}}antimoni kumulatiivsed puudused
Plii-antimonisulami piirangud hõlmavad mehaanilisi, töö- ja keskkonnavaldkondi. Ükski neist pole eraldiseisvalt katastroofiline. Üheskoos toovad nad kaasa omamise kogumaksumuse, mis ületab PTFE, hoolimata plii madalamast materjalikulust.
Erosioon-korrosioon: PbSO₄-kile, mis kaitseb pliid väävelhappe eest, on pehme. Voolavas happes -eriti tsirkulatsioonipumba väljalaskeavade, edektori düüside või suure turbulentsiga piirkondades- kile erodeerub. Paljastatud plii muudab filmi, kulutades metalli. Erosioonikohtades õheneb pliissein järk-järgult. Plii-antimonist soojusvaheti toru võib staatilistes tingimustes kesta 5–8 aastat, kuid mõõduka voolu korral vaid 2–4 aastat.
Termiline väsimine: plii soojuspaisumise koefitsient on 29 × 10⁻⁶/kraadi -üks metallide kõrgeimaid. Plii-antimon vähendab seda vaid veidi. Kütte- ja jahutustsüklite ajal plii paisub ja tõmbub järsult kokku. Korduv liikumine põhjustab tugipunktides ja ühendustes roomedeformatsiooni. Liigesed lõdvenevad. Torud vajuvad tugede vahele. Kumulatiivne deformatsioon põhjustab lõpuks rikke murdosa korrosiooniga{10}}piiratud kasutuseast.
Toksilisus: Plii on reguleeritud mürgine metall. Selle kasutamine nõuab kokkupuute jälgimist, meditsiinilist järelevalvet ja spetsiaalseid käitlemisprotseduure. Kasutatud pliisoojusvahetid kõrvaldatakse ohtlike jäätmetena. Haldus- ja kõrvaldamiskulud lisavad kogu omamise kulule.
| Jõudlusparameeter | Plii{0}}antimonisulam | PTFE |
|---|---|---|
| Korrosioonikaitse mehhanism | PbSO₄ passiivkile | Loomulik C-F sideme stabiilsus |
| Erosioonikindlus | Kehv (pehme kile ja substraat) | Hea (homogeenne, ilma filmita) |
| Termiline väsimuskindlus | Kehv (suur paisumine, libisemine) | Suurepärane (viskoelastne majutus) |
| Kaal 50 kW koormuse jaoks (kg) | 180-250 | 12-15 |
| Toksilisus | Kõrge (reguleeritud metall) | Puudub (inertne polümeer) |
| Kasutusiga mõõduka voolu korral (aastad) | 2-4 | 15+ |
| Kasutusiga staatilistes tingimustes (aastates) | 5-8 | 15+ |
| Utiliseerimine | Ohtlikud jäätmed | Mitte{0}}ohtlik |
| Materjali maksumus (suhteline kilogrammi kohta) | 1.0× | 2-3× |
| Paigaldatud maksumus (suhteline) | 0.8× | 1.0× |
Paigalduskaalu ja ohutuse võrdlus
Plii-antimonist soojusvaheti 50 kW marineerimispaagi jaoks kaalub 180-250 kg. See kaal nõuab konstruktsioonilist tuge, mehaanilist tõsteseadet paigaldamiseks ja eemaldamiseks ning kujutab endast ohtu personali käsitsemisel. Sama töö jaoks mõeldud PTFE-vaheti kaalub 12-15 kg ehk vähem kui kümnendik. Kaks töötajat saavad seda kanda ja paigaldada ilma mehaanilise abita.
Kaaluerinevus mõjutab ka paagi konstruktsioonikoormust. Paagi põrandale toetuv raske pliipool võib vajada põranda tugevdamist, eriti plast- või vooderdatud mahutites. Kerge PTFE-võrk avaldab ebaolulist konstruktsioonikoormust.
Hoolduse ajal kannab väävelhappe hoolduses olnud plii pool PbSO₄ ja adsorbeeritud happe pinnakihti. Selle käitlemine nõuab isikukaitsevahendeid ja saastest puhastamise protseduure. PTFE mähis on keemiliselt puhas-veega loputus eemaldab pinnalt happe ja inertne polümeer ei vaja erilist käsitsemist.
Üleminekuotsus
Endiselt töötavad plii-antimonisoojusvahetid seisavad igal asendamisel silmitsi otsusega: asendada see teise plii-antimoniüksusega ja nõustuda sama 2-4-aastase asendustsükliga või muuta PTFE-ks ja kaotada asendustsükkel 15+ aastaks. PTFE muundamine hõlmab suuremaid ühekordseid seadmekulusid, kuid välistab sagedase asendamise, toksilisuse kontrolli ja raskete materjalide käitlemise korduvad kulud.
Üleminek toimub sageli järk-järgult-üks paak korraga, kuna juhtüksused ebaõnnestuvad. Pärast seda, kui esimene PTFE konversioon näitab pikendatud kasutusiga ja lihtsustatud hooldust, järgneb kiiresti järgnevad ümberehitused.
Kokkuvõte
PTFE-soojusvahetid peavad kuuma väävelhappega töötamisel vastu plii-antimonisulamit mitte sellepärast, et plii korrosioonimehhanism ebaõnnestub, vaid seetõttu, et PTFE kõrvaldab erosiooni-korrosiooni, termilise väsimuse ja toksilisuse puudused, mis kogunevad plii kasutusea jooksul. PTFE-i 15+-aastane kasutusiga võrreldes voolutingimustes kasutatava plii 2–4-aastase kasutuseaga annab kogu omamiskulude eelise vaatamata PTFE kõrgemale esialgsele materjalikulule. Kaalu vähendamine üle 90% ja mürgiste materjalide käitlemise kaotamine lisavad kasu töö- ja ohutusele.
Plii{0}}to-PTFE-soojusvaheti asendamise tehniline tugi on saadaval, kui esitate paagi mõõtmed, happe kontsentratsioon ja temperatuur, voolutingimused ning juhtseadmete praeguse kasutusea ja hooldusdokumendid.
