لوله های زرد شده
در طی یک بازرسی معمول، پرسنل تعمیر و نگهداری مشاهده کردند که لولههای مبدل حرارتی PTFE سفید بکر که دو سال پیش نصب شدهاند، زرد-قهوهای شدهاند. تغییر رنگ در برخی از لوله ها یکنواخت و در برخی دیگر تکه تکه است. مبدل حرارتی طبق مشخصات به کار خود ادامه می دهد. فشار بخار و خروجی حرارت بدون تغییر است. سوال: آیا این ماده آرایشی است یا نشان دهنده تخریب مواد است که یکپارچگی لوله را تهدید می کند؟
تغییر رنگ PTFE دلایل متعددی دارد، از رنگآمیزی سطحی بیضرر تا تخریب شدید حرارتی یا شیمیایی. تمایز بین آنها نیاز به تجزیه و تحلیل الگو، شیمی فرآیند و تاریخچه دمای عملیاتی دارد. تشخیص اشتباه-تعویض لولههایی که صرفاً لکهدار شدهاند، یا ادامه کار لولههایی که از نظر شیمیایی تخریب میشوند-عواقب هزینه یا ایمنی غیرضروری دارد.
مکانیسم های تغییر رنگ
رنگآمیزی سطحی زمانی اتفاق میافتد که ترکیبات رنگی از محلول فرآیند بر روی سطح PTFE جذب شوند. یونهای فلزی-آهن زرد-قهوهای، مس آبی-سبز، کروم تولیدکننده نارنجی-میتوانند به صورت لایههای نازک اکسید رسوب کنند. ترکیبات آلی ناشی از تجزیه روشن کننده یا آلودگی روغن می توانند بقایای قهوه ای رنگ ایجاد کنند. این لکه ها سطحی هستند. آنها به PTFE نفوذ نمی کنند یا خواص مکانیکی آن را تغییر نمی دهند.
لکه اغلب می تواند پاک یا شسته شود که ماهیت سطحی آن را تایید می کند. اگر لکه پاک نشود اما سطح لوله صاف بماند و ضخامت دیواره تغییر نکند، لکه ممکن است در بیرونیترین لایههای پلیمری-زیبایی اما ماندگار جذب شود.
تخریب حرارتی از طریق بریدگی و اکسیداسیون زنجیره پلیمری باعث تغییر رنگ می شود. دمای پایدار بالای 260 درجه یا عملکرد طولانی در نزدیکی این حد، باعث می شود PTFE زرد و سپس قهوه ای شود، زیرا پیوندهای دوگانه مزدوج در ستون فقرات پلیمری تشکیل می شود. تخریب حرارتی واقعی با کاهش خواص مکانیکی همراه است. لوله تغییر رنگ سفتتر احساس میشود، ممکن است ترکهای سطحی میکرو-را نشان دهد و استحکام کششی و کشیدگی را کاهش دهد.
حمله شیمیایی باعث تغییر رنگ می شود زیرا ساختار پلیمر از نظر شیمیایی تغییر می کند. عوامل کاهنده قوی، سدیم فلزی، یا ترکیبات آلی خاص میتوانند اتمهای فلوئور را از زنجیره جدا کنند و سطحی- غنی و تیره از کربن باقی بگذارند. حمله شیمیایی با زبری سطح، از دست دادن یکپارچگی مکانیکی و اغلب تغییر در ابعاد لوله همراه است.
جدول 1: تشخیص تغییر رنگ لوله PTFE
| نوع تغییر رنگ | رنگ | الگو | بافت سطحی | تست پاک کن | خواص مکانیکی | اقدام توصیه شده |
|---|---|---|---|---|---|---|
| رنگ آمیزی آهن | زرد-نارنجی | تکه تکه، اغلب نزدیک خط آب | صاف | به طور جزئی یا کامل پاک می شود | عادی | تمیز؛ بدون نیاز به تعویض |
| باقیمانده آلی | قهوه ای، چسبناک | یکنواخت یا رگه دار | ممکن است کمی احساس چسبندگی داشته باشد | دستمال مرطوب با حلال | عادی | با حلال سازگار تمیز کنید |
| رنگ آمیزی کروم | زرد-سبز | یکنواخت، غش | صاف | به راحتی پاک نمی شود | عادی | لوازم آرایشی و بهداشتی؛ هیچ اقدامی لازم نیست |
| قرار گرفتن در معرض حرارتی ملایم | زرد کم رنگ | یکنواخت | صاف | پاک نمی کند | ازدیاد طول کمی کاهش یافته است | کاهش دمای بخار؛ نظارت کنید |
| تخریب شدید حرارتی | قهوه ای تیره | یکنواخت | ترکهای ناهموار- | پاک نمی کند | به طور قابل توجهی کاهش قدرت | تعویض لوله ها؛ علت را بررسی کنید |
| حمله شیمیایی | متغیر، اغلب تکه تکه | در مناطق تماس شیمیایی | خشن، حفره دار | پاک نمی کند | کاهش یافته است | شناسایی مواد شیمیایی؛ لوله ها را تعویض کنید |
| قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش (بخشهای-غوطهور نشده) | سفید گچی | فقط بالاتر از سطح مایع | پودری | پودرها را خاموش می کند | تخریب سطحی جزئی | محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش؛ قابل قبول برای بخش های پشتیبانی |
ارزیابی تاثیر عملکرد
رنگ آمیزی لوازم آرایشی از یون های فلزی یا بقایای آلی تأثیر ناچیزی بر انتقال حرارت دارد. لایه لکه از آنگستروم تا میکرون ضخامت-بسیار نازکتر از لایه مرزی حرارتی است. مقدار U-کلی تحت تأثیر قرار نگرفته است. لوله های دارای رنگ آمیزی آرایشی می توانند بدون تخریب به کار خود ادامه دهند.
تخریب حرارتی یا شیمیایی واقعی ضخامت دیواره لوله یا یکپارچگی مکانیکی آن را کاهش می دهد. حتی اگر انتقال حرارت طبیعی به نظر برسد، لوله های تخریب شده حاشیه فشار ترکیدگی را کاهش داده اند. لوله ای که 30 درصد از استحکام کششی خود را به دلیل تخریب حرارتی از دست داده است، ممکن است تحت فشاری که یک لوله سالم زنده بماند، از کار بیفتد.
آزمون عملکرد ثانویه نسبت به آزمون یکپارچگی است. اگر تغییر رنگ با کاهش ضخامت دیواره، هرگونه ترک سطحی، یا هر گونه از دست دادن قابل اندازه گیری مقاومت کششی در نمونه همراه باشد، لوله ها باید بدون توجه به عملکرد فعلی انتقال حرارت تعویض شوند.
اقدامات پیشگیرانه
رنگ آمیزی آهن و کروم را می توان با کنترل فلزات محلول در حمام فرآیند کاهش داد. اگر منبع رنگآمیزی خود مبدل حرارتی باشد-یک مبدل فلزی بالادست-لکه پس از تبدیل به PTFE در سراسر سیستم کاهش مییابد.
با حفظ دمای بخار در محدوده های درجه بندی شده PTFE و اجتناب از گرمای بیش از حد بخار، از تخریب حرارتی جلوگیری می شود. یک سوپرهیتر یا شیر کاهنده فشار{1}} تضمین میکند که دمای اشباع بخار از درجه طراحی مبدل تجاوز نمیکند.
از حمله شیمیایی با تأیید سازگاری شیمی فرآیند قبل از معرفی مواد شیمیایی جدید و با بررسی هرگونه تغییر فرآیند هنگام ظاهر شدن تغییر رنگ جلوگیری می شود.
خلاصه
تغییر رنگ لوله مبدل حرارتی PTFE از رنگآمیزی سطحی بیضرر تا تخریب جدی مواد متغیر است. تشخیص بر اساس رنگ، الگو، بافت سطح، نتایج تست پاک کردن، و-در صورت شک{2}}آزمایش خواص مکانیکی است. رنگ آمیزی لوازم آرایشی بر عملکرد یا یکپارچگی تأثیر نمی گذارد. تخریبی که خواص مکانیکی را تغییر می دهد نیاز به تعویض لوله دارد.
اقدامات پیشگیرانه شامل کنترل آلاینده های فرآیند، حفظ دمای بخار در محدوده، و تأیید سازگاری شیمیایی است. لوله ای که صرفاً لکه دار شده باشد بی خطر است. لوله ای که تغییر رنگ داده و شکننده است اینطور نیست.
پشتیبانی مهندسی برای ارزیابی تغییر رنگ لوله PTFE پس از ارسال عکسها، دادههای شیمی فرآیند، تاریخچه دمای عملیاتی و هرگونه اندازهگیری ضخامت دیواره یا خواص مکانیکی در دسترس است.
