Linija za trdo kromiranje je po šestih mesecih delovanja potegnila potopni grelnik PTFE iz rezervoarja za eloksiranje s kromovo kislino. Na površini grelnika je bil viden vzorec neenakomernih barv-nekatera področja so bila svetlo rjava, druga temno rjava, nekaj pik pa je imelo šibek zelenkast odtenek. Grelnik je še vedno deloval, vendar je vzorec razbarvanja pokazal, da je bila površinska temperatura neenakomerna po ovoju. Območja z najtemnejšo barvo so bila najbolj vroča.
Neenakomerne barve oksida na PTFE potopnem grelniku so viden zapis porazdelitve temperature. Kromova kislina je močan oksidant. Ko je površina PTFE izpostavljena kromovi kislini pri povišani temperaturi, polimer počasi oksidira. Hitrost oksidacije je odvisna od temperature površine. Toplejša območja hitreje oksidirajo in razvijejo temnejšo barvo. Barvni vzorec razkriva, kje je bil grelec vroč in kje hladen.
Kako kromova kislina oksidira PTFE ovoj
Kromova kislina napada PTFE z oksidacijo. Napad je pri zmernih temperaturah počasen, vendar se pospeši, ko se površinska temperatura dvigne. Oksidacija ustvarja karbonil fluorid in druge oksidirane vrste, ki motijo polimerno verigo. Rezultat je sprememba optičnih lastnosti polimera-površina potemni in lahko postane rjav ali zelen.
Oksidacija ni enakomerna. Sledi porazdelitvi temperature na površini plašča. Območja z višjo površinsko temperaturo hitreje oksidirajo in razvijejo temnejšo barvo. Območja z nižjo površinsko temperaturo počasneje oksidirajo in ohranijo prvotno barvo.
| Temperatura površine | Stopnja oksidacije | Barva po 6 mesecih | PTFE stanje |
|---|---|---|---|
| 80-90 stopinj | Zelo nizko | Originalna barva | Neokrnjena |
| 90-100 stopinj | Nizka | Svetla porjavelost | Neokrnjena |
| 100-110 stopinj | Zmerno | Srednje rjava | Rahla degradacija |
| 110-120 stopinj | visoko | Temno rjava | Zmerna degradacija |
| >120 stopinj | Zelo visoko | Temno rjava/zelena | Huda degradacija |
Stopnja oksidacije in razvoj barve kot funkcija površinske temperature v kromovi kislini
Kaj barvni vzorec razkriva o delovanju grelnika
Barvni vzorec je toplotna karta površine plašča. Temna območja kažejo na vroče točke. Svetla območja označujejo hladnejše regije. Vzorec lahko razkrije več operativnih težav.
Temen trak vzdolž spodnjega dela ovoja pomeni, da je spodnji del bolj vroč kot zgornji. To je običajno, ko je grelnik delno napolnjen z vodnim kamnom ali ko je pretok v spodnjem delu omejen.
Temna točka v bližini priključnega bloka označuje vročo točko na priključku priključka. Vzrok za to je lahko ohlapna povezava ali visoka kontaktna odpornost.
Temen trak vzdolž črte tekočine pomeni, da grelec kroži med mokrimi in suhimi pogoji. Izpostavljeni del se pregreje in oksidira hitreje kot potopljeni del.
| Barvni vzorec | Verjeten vzrok | Operativno vprašanje |
|---|---|---|
| Temen pas vzdolž spodnjega dela | Vodni kamen ali nizek pretok na dnu | Omejena cirkulacija |
| Temna točka v bližini priključnega bloka | Visok terminalni upor | Ohlapna ali korodirana povezava |
| Temen pas na tekoči črti | Nihanje ravni | Delno potopno kolesarjenje |
| Temno območje nasproti vstopa | Senčenje toka | Slaba porazdelitev pretoka |
| Enotna svetla barva | Enakomerna temperatura | Normalno delovanje |
Barvni vzorci in njihove operativne posledice
Zakaj je neenakomerna oksidacija pomembna, tudi ko grelec deluje
Grelec z neenakomernimi oksidnimi barvami lahko še vedno deluje, vendar je oksidacija zmanjšala debelino PTFE in njegove pregradne lastnosti. Oksidirana področja so bolj prepustna kot prvotni polimer. Vlaga in kemikalije lažje prodrejo, kar sčasoma zmanjša izolacijsko odpornost.
Oksidirana območja so tudi bolj dovzetna za mehanske poškodbe. Oksidirani PTFE je krhek in lahko poči pod temperaturnim ciklom. Razpoke zagotavljajo poti za kemični napad in lahko povzročijo prezgodnjo odpoved.
Preprečevanje neenakomerne oksidacije
Najučinkovitejša preventiva je vzdrževanje enakomerne površinske temperature v grelniku. To zahteva enakomeren pretok, enakomerno vatno gostoto in enakomerno potopitev.
Izboljšanje porazdelitve toka zmanjša vroče točke. Eduktor ali pregrada, ki usmerja tok čez celotno površino grelnika, preprečuje stagnirajoče cone in ohranja enakomerno površinsko temperaturo.
Zmanjšanje vatne gostote zniža celotno temperaturo površine in upočasni stopnjo oksidacije. Grelec, ki deluje pri 0,9 W/cm², lahko oksidira s polovično hitrostjo kot grelec pri 1,4 W/cm².
Ohranjanje stabilne ravni tekočine preprečuje, da bi se tekočinska linija premikala po grelniku. Nizko{1}}zaklepni sistem ali samodejni sistem polnjenja ohranja grelnik ves čas popolnoma potopljen.
| Preprečevalni ukrep | Vpliv na oksidacijo | Izvedba |
|---|---|---|
| Izboljšana porazdelitev pretoka | Enotna temperatura | Eduktor ali pregrada |
| Nižja gostota vatov | Počasnejša oksidacija | Oblikovanje grelnika |
| Stabilen nivo tekočine | Brez kroženja tekoče linije | Nadzor nivoja |
| Redno odstranjevanje vodnega kamna | Preprečuje vroče točke | Urnik vzdrževanja |
Ukrepi za preprečevanje neenakomerne oksidacije pri uporabi kromove kisline
Ko neenakomerna oksidacija kaže na konstrukcijsko težavo
Grelec, ki razvije močno neenakomerno oksidacijo kljub dobremu pretoku in stabilni ravni, kaže, da zasnova grelnika ni primerna za uporabo. Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z nižjo gostoto vatov, izboljšanim dostopom do pretoka in večjo površino obravnava glavni vzrok neenakomerne porazdelitve temperature. Postopek specifikacije zahteva kemijo kopeli, delovno temperaturo, pogoje pretoka, dimenzije rezervoarja in zahtevano moč. Pri napravah s linijami za eloksiranje s kromovo kislino ta-poseben pristop zmanjša neenakomerno oksidacijo in podaljša življenjsko dobo grelnika.
