Uganka občasne kontaminacije
Svetla linija nikljanja proizvaja sprejemljive usedline več tednov, nato pa se nenadoma pojavijo motni, motni ali luknjasti deli. Analiza kopeli kaže povišano železo in krom. Kontaminacija se pojavi brez opozorila, vztraja eno ali dve proizvodni izmeni, nato pa skrivnostno izgine. Dneve ali tedne pozneje se vrne.
Običajni viri kontaminacije so bili izključeni. Predobdelava obdelovanca je dosledna. Anodne vrečke so nedotaknjene. Kakovost vode za izpiranje je stabilna. Vzdrževalne kemikalije niso bile uvedene. Kontaminacija je občasna, kar izključuje stalne vire, kot so raztapljajoče se anode ali stalno vlečenje.
Preostali osumljenec je toplotni izmenjevalnik PTFE. Po letih termičnega kroženja so lahko fluoropolimerne cevi povzročile mikro-zlome. Ti zlomi se odpirajo in zapirajo s temperaturnimi spremembami. Ko so odprti, omogočajo, da parni kondenzat-prenaša železo in krom, pobran iz zgornjih cevi-, pronica v kopel. Ko se toplotne razmere spremenijo, se prelomi delno zaprejo in kontaminacija preneha. Ta ciklični vzorec ustreza občasni naravi težave.
Mehanizem mikro-zloma
PTFE cevi izmenjevalnika toplote v kemičnem smislu ne korodirajo. Toda po letih termičnega kroženja med okolico in 140 stopinjami ali več lahko material razvije mikro-zlome na točkah koncentracije napetosti. Te točke vključujejo povezavo cevi-in-glave, področja, kjer so se podporne spone drgnile, in zavoje, ki se večkrat upogibajo.
Zlomi niso puščanja v običajnem smislu. Morda so pretesni za prepuščanje tekoče vode pri sobni temperaturi in tlaku. Toda pri delovni temperaturi se PTFE razširi. Zlom se rahlo odpre. Tlak pare v cevi, običajno 3-4 bare, požene majhno količino kondenzata skozi razpoko v kopel.
Kondenzat ni čista voda. Potoval je skozi jeklene cevi in pobral produkte korozije železa. Lahko vsebuje sledi kemikalij za obdelavo kotla. Če sistem vračanja kondenzata vključuje več uporabnikov, lahko prenaša onesnaževalce iz drugih procesov. Ta onesnaženi kondenzat, tudi v majhnih količinah, dodaja nečistoče v kopel za galvanizacijo, kjer je dovoljeno le 25 ppm železa in 5 ppm kroma.
Tabela 1: Diagnostični protokol za sledenje občasne kontaminacije na PTFE izmenjevalniku toplote
| korak | Testna metoda | Kaj iskati | Tolmačenje |
|---|---|---|---|
| 1. Vzpostavite časovni načrt kontaminacije | Preglejte zapise analize kopeli in proizvodne dnevnike | Korelacija dogodkov kontaminacije s temperaturnimi cikli, zaustavitvami, zagoni | Dogodki, ki se združujejo po zagonskih podjetjih, nakazujejo, da termični cikel odpira zlome |
| 2. Odstranite zunanje vire | Neodvisno analizirajte vodo za izpiranje, anode in kemikalije | Dosledna čistost vseh zunanjih vložkov | Vir kontaminacije je znotraj kopalnega sistema |
| 3. Vzorčna kopel med dogodki in med njimi | ICP-MS analiza vzorcev kopeli v 4-urnih intervalih med ciklom kontaminacije | Koncentracije kovin naraščajo in padajo po vzorcu | Naraščajoči in padajoči vzorec kaže na občasen vir, ne na stalno raztapljanje |
| 4. Tlačni preizkus PTFE tuljave pri delovni temperaturi | Preskus padca vročega tlaka s tuljavo pri 140 stopinj | Padec tlaka večji od izhodišča hladnega preskusa | Mikro{0}}zlomi se odprejo pri temperaturi; hladno testiranje jih lahko zgreši |
| 5. Izolirajte posamezne cevne prehode | Vsak prehod neodvisno preizkusite pri temperaturi | En prehod pokaže znatno večjo stopnjo puščanja | Poškodovana cev je lokalizirana; se lahko priključi |
| 6. Mikroskopsko preglejte sumljivo epruveto | Izrežite vzorec iz sumljivega območja; pregledati pod povečavo | Površinske razpoke, zlasti pri zavojih, objemkah ali okovih | Potrjuje mehanizem mikro{0}}zloma |
Preskus upadanja vročega tlaka
Standardno testiranje razpadanja pod hladnim tlakom lahko spregleda mikro-lome, ki so odvisni od{-cikličnih-termičnih. Dokončni preskus se izvede s PTFE tuljavo pri delovni temperaturi ali čim bližje, kot je varno dosegljivo.
Tuljava se segreje na 130-140 stopinj z nizko{6}}paro ali vročo vodo. Nato se izolira, hitro izprazni in stisne z dušikom do običajnega delovnega tlaka. Padec tlaka spremljamo 30 minut. Tuljava, ki prestane preskus hladnega tlaka, vendar kaže merljivo razpadanje, ko je vroča, potrjuje, da toplotna ekspanzija odpira mikrorazpoke.
Ta test zahteva skrbne varnostne postopke. Vroče PTFE cevi pod pritiskom plina vsebujejo shranjeno energijo. Osebje mora biti zaščiteno pred morebitnim zlomom. Preizkusni tlak ne sme preseči običajnega delovnega tlaka-namen je odkrivanje, ne dokazno testiranje.
Protokol vzorčenja kopeli
Vzorec kontaminacije se zajame s sistematičnim vzorčenjem med domnevnim dogodkom. Ko se pojavijo prvi vidni znaki motnosti usedlin, je treba vzorce kopeli jemati vsake 4 ure in jih analizirati na ploščo s popolno kovinsko nečistočo z ICP-MS.
Hkrati je treba vzorce parnega kondenzata analizirati na iste kovine. Če se kontaminirane kovine v kopeli ujemajo s profilom kovin v kondenzatu, je verjeten vir toplotni izmenjevalnik. Železo in krom sta tipični kondenzirani kovini zaradi korozije jeklenih cevi. Cink je lahko prisoten v pocinkanih komponentah navzgor.
Med dogodki osnovni vzorci vzpostavijo normalne ravni nečistoč v kopeli. Razlika med koncentracijami dogodka in izhodiščne koncentracije, pomnožena z volumnom kopeli, daje skupno maso onesnaževala, vnesenega na dogodek. Ta masa v primerjavi s stopnjo puščanja kondenzata, ocenjeno iz podatkov o padcu tlaka, zagotavlja potrditev masne bilance.
Korektivni ukrep
Ko so mikro{0}}zlomi potrjeni, se poškodovani cevni prehod zamaši na obeh kolektorjih. Preostali cevni prehodi še naprej delujejo, skupna zmogljivost ogrevanja pa se sorazmerno zmanjša. Če je zmanjšanje zmogljivosti nesprejemljivo, se poškodovani prehod zamenja med naslednjim načrtovanim vzdrževalnim oknom.
Preprečevanje za prihodnje namestitve vključuje določanje stopenj PTFE z višjo-fleksibilnostjo-življenjske dobe za aplikacije s pogostimi toplotnimi cikli, zmanjšanje razmika med podporami za zmanjšanje upogibne obremenitve in vključitev izdatnih polmerov upogibanja pri napeljavi cevi.
Povzetek
Občasno svetlo onesnaženje z nikljem je mogoče izslediti do mikro-zlomov v starih PTFE toplotnih izmenjevalnikih s sistematičnim diagnostičnim protokolom. Vzorec kontaminacije-je občasen, povezan s toplotnimi cikli-kaže na vir, ki se odpira in zapira. Test razpadanja pod vročim pritiskom odkrije zlome, ki jih hladni preskus zgreši.
Vzorčenje kopeli med dogodki skupaj z analizo kondenzata zagotavlja ujemanje kemičnih prstnih odtisov. Potrjeno poškodovane cevi se zamašijo ali zamenjajo. Preprečevanje vključuje izbiro materiala in načrtovalske prakse, ki zmanjšujejo koncentracijo toplotne napetosti.
Inženirska podpora za sledenje izvora kontaminacije v kopeli za galvanizacijo je na voljo po predložitvi zgodovine analiz kopeli, starosti PTFE toplotnega izmenjevalnika in delovnih pogojev, podatkov o kakovosti parnega kondenzata in opaženih vzorcev kontaminacije.
