Linija za trdo kromiranje je PTFE potopni grelnik potegnila po samo sedmih mesecih uporabe. Spodnji del plašča je bil v dobrem stanju. Napaka je bila skoncentrirana na parni liniji-meji, kjer grelec prehaja iz tekočine v parni prostor nad kopeljo. PTFE je pokazal pas mehurčkov in razbarvanje vzdolž te črte, izolacijska upornost pa je padla na 18 MΩ. Grelec je bil popolnoma potopljen pri normalni delovni ravni, vendar je raven padla med ciklom prevleke in zgornji del ogrevanega odseka je stokrat cikliral med mokrimi in suhimi pogoji.
Parni vod je najbolj ranljiva lokacija na PTFE potopnem grelniku pri kromiranju. Kombinacija hlapov kromove kisline, povišane temperature in ponavljajočih mokro-suhih ciklov ustvarja razgradno okolje, ki je bolj agresivno kot samo tekoča ali parna faza.
Zakaj se parni vod razlikuje od tekočega območja
Pod linijo tekočine grelec hladi kopel s kromovo kislino. Temperatura plašča ostaja znotraj 15–20 stopinj tekočine v razsutem stanju, PTFE pa ostaja znotraj varnega delovnega območja. Tekočina odnaša tudi morebitne usedline, koncentracija kisline na površini plašča pa ostaja blizu koncentracije v razsutem stanju.
Nad linijo tekočine je grelec izpostavljen hlapom. Prenos toplote na paro je približno dvajsetkrat manj učinkovit kot prenos toplote na tekočino. Temperatura ovojnice močno naraste, pogosto za 50–100 stopinj. PTFE se zmehča, razširi in postane bolj prepusten. Hlapi kromove kisline kondenzirajo na hladnejših delih ovoja in ustvarijo koncentriran kislinski film, ki napada polimer.
Na samem parnem vodu se plašč spreminja med mokrim in suhim z vsako spremembo ravni. Temperatura z vsakim ciklom niha za več deset stopinj. Različna ekspanzija med mokrim in suhim odsekom povzroči strižno napetost na PTFE, koncentriran kislinski film pa pospeši prepustnost.
| Cona | Medij za prenos toplote | Plašč ΔT pri 1,2 W/cm² | Temperatura površine PTFE | Stopnja razgradnje |
|---|---|---|---|---|
| Globoka tekočina | Kopel s kromovo kislino | 15-20 stopinj | 75-80 stopinj | Izhodišče |
| Blizu tekoče črte | Mešana tekočina/hlapi | 25-40 stopinj | 85-100 stopinj | 2–3× |
| Parna linija | Hlapi kromove kisline | 50-100 stopinj | 110-150 stopinj | 5–10× |
| Prostor s suho paro | Zrak in para | 80-150 stopinj | 140-200 stopinj | 10–20× |
Temperatura plašča in stopnja razgradnje po conah v ogrevanem kromiranem rezervoarju
Zakaj so kromirane pare še posebej agresivne
Kopeli s kromovo kislino sproščajo hlape, ki vsebujejo kromov trioksid in vodo. Hlapi kondenzirajo na hladnejših površinah in tvorijo koncentriran film kromove kisline. Film je bolj agresiven kot nasipna kopel, ker je bolj koncentriran in ker je v neposrednem stiku z vročo površino PTFE.
Koncentrirani film vsebuje tudi šestvalentni krom, močno oksidacijsko sredstvo. Pri povišani površinski temperaturi parne cevi krom napade PTFE z oksidacijo. Napad povzroči površinske razpoke in poveča prepustnost polimera. Vlaga in kislina prodreta v razpoke, dosežeta notranjo izolacijo in zmanjšata izolacijsko odpornost.
Zakaj nihanje ravni poslabša stanje
V kromiranem rezervoarju nivo tekočine niha iz več razlogov. Obdelovanci, ki vstopajo v rezervoar in ga zapuščajo, izpodrivajo tekočino, dvigujejo in spuščajo nivo. Izhlapevanje in vlečenje sčasoma zmanjša-nivo. Cikel nanašanja lahko vključuje obdobja, ko se raven namerno zniža.
Če je vrh ogrevanega odseka blizu normalne ravni tekočine, se parna linija premika gor in dol po grelniku z vsakim nihanjem. Odsek, ki kroži med mokrim in suhim, je izpostavljen najhujšemu od obeh okolij-koncentriranemu parnemu filmu in toplotnemu šoku zaradi ponavljajočega se vlaženja in sušenja.
Načrtovanje in operativni ukrepi za zaščito parne cevi
Najučinkovitejša zaščita je, da ostane celoten ogrevan del precej pod parno linijo. Vrh ogrevanega dela mora biti vsaj 100 mm pod minimalno ravnjo tekočine, ki jo rezervoar doseže med običajnim delovanjem. Pri kromiranju, kjer so nihanja nivoja pogosta, je varnejši 150 mm.
Blokada-nizkega nivoja, ki prekine napajanje grelnika, ko nivo pade pod varno mejo, preprečuje, da bi se parni vod premaknil na ogrevan del. Zapora mora biti neodvisna od krmilnika glavnega nivoja.
Zmanjšanje vatne gostote zniža temperaturo plašča v parnem prostoru. Grelec, ki deluje pri 0,8 W/cm², ima površinsko temperaturo za 15–20 stopinj nižjo od grelnika pri 1,2 W/cm², kar upočasni oksidacijo in prepustnost na liniji pare.
| Zaščitni ukrep | Vpliv na degradacijo parne linije | Izvedba |
|---|---|---|
| Potopni rob 100–150 mm | Ogrevan del ohranja potopljen | Dimenzioniranje grelnika |
| Blokada-nizke ravni | Izklopi moč na nizki ravni | Senzor nivoja in rele |
| Nižja vatna gostota, 0,8 W/cm² | 15–20 stopinj nižja površinska temp | Oblikovanje grelnika |
| Zmanjšano nihanje ravni | Manj mokrih-suhih ciklov | Nadzor procesa |
Zaščitni ukrepi za parni vod v kromiranih rezervoarjih
Ko nastajanje mehurjev na liniji hlapov kaže na težavo s specifikacijami
Grelec, ki na parni liniji mehurči kljub razumnemu potopnemu robu, pomeni, da je grelec nameščen previsoko v rezervoarju ali da je nadzor nivoja neustrezen. Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri s krajšim ogrevanim odsekom, nižjim položajem vgradnje in nizko{1}}nivojsko zaporo obravnava temeljni vzrok poslabšanja parne linije. Postopek specifikacije zahteva dimenzije rezervoarja, normalno in minimalno raven tekočine, amplitudo nihanja ravni in zahtevano moč. Pri objektih s kromiranimi linijami ta-specifični pristop zmanjša nastajanje mehurjev na parnih linijah in podaljša življenjsko dobo grelnika.
