سنبله شکست تابستانی
سوابق تعمیر و نگهداری از تاسیسات آبکاری در آب و هوای مرطوب یک الگوی ثابت را نشان می دهد: خرابی مبدل حرارتی فلزی در ماه جولای تا سپتامبر رخ می دهد. همان سیمپیچهایی که در ماههای خشک زمستان بهطور قابلاطمینانی کار میکنند، نشت سوراخها، نشتی بخار در اتصالات و خرابیهای غیرمنتظره مرز فشار را در گرمترین و مرطوبترین دوره سال ایجاد میکنند.
شرایط فرآیند تغییر نکرده است. دمای حمام، فشار بخار و غلظت مواد شیمیایی با عملیات زمستانی یکسان است. آنچه تغییر کرده است محیط بیرونی است. هوای تابستان در دمای 35 درجه و رطوبت نسبی 85 درصد بیش از 30 گرم آب در هر متر مکعب حمل می کند. هنگامی که این هوا با بخش های سرد و غیرغوطه ور مبدل حرارتی-لوله های بخار، خطوط برگشت میعانات، براکت های نگهدارنده-رطوبت متراکم می شود. لایه نازک آب روی سطوح فلزی، همراه با آلایندههای موجود در هوا و الگوی مرطوب{11}}چرخهای نوسانات دمای شب{12}شب، شرایط ایدهآلی را برای خوردگی حفرهای جوی ایجاد میکند.
این مکانیزم خوردگی خارجی مستقل از فرآیند{0}}خوردگی جانبی که انتخاب مواد معمولاً به آن رسیدگی میکند، عمل میکند. یک سیم پیچ تیتانیوم که کاملاً در برابر خوردگی-در حمام آبکاری مقاوم است، همچنان ممکن است در اثر حفره بیرونی در هوای مرطوب بالای سطح حمام از کار بیفتد.
مکانیسم تراکم تابستانی
بخشهای غوطهور نشده یک مبدل حرارتی در دمای کمتر از نقطه شبنم هوای تابستانی اطراف در بخشهای خاصی از چرخه روزانه کار میکنند. هنگامی که بخار در طول شب خاموش می شود، دمای فلز با هوای محیط برابر می شود. همانطور که خورشید صبح هوا را سریعتر از فلز گرم می کند، فلز به یک سطح متراکم تبدیل می شود. شبنم شکل می گیرد.
این شبنم آب خالص نیست. این مواد شیمیایی موجود در هوا را در فضای کارگاه آبکاری-مه های اسیدی از سطوح باز مخزن، کلرید مواد شیمیایی تصفیه آب، ترکیبات گوگردی ناشی از تهویه ناکافی را جذب می کند. لایه نازک میعان به یک الکترولیت رقیق اما تهاجمی تبدیل می شود.
در طول روز، هنگامی که بخار روشن است، سطح فلز گرم می شود و میعانات بخار می شود. مواد شیمیایی حل شده تبخیر نمی شوند. آنها به عنوان بقایای جامد غلیظ روی سطح باقی می مانند. چرخه تراکم بعدی دوباره-آنها را حل می کند و یک لایه الکترولیت غلیظ ایجاد می کند. در طول هفتههای این چرخه روزانه، دوچرخهسواری مرطوب-خشک-شرایط حفرهای بسیار تهاجمیتر از غوطهور شدن مداوم در همان شیمی اسمی ایجاد میکند.
جدول 1: شدت خوردگی خارجی فصلی بر اساس مواد مبدل حرارتی (آب و هوای نیمه گرمسیری مرطوب، میانگین RH تابستانی 80%)
| مواد | نرخ گودال تابستانی نسبت به زمستان | مکانیسم خوردگی میعانات | شاخص های بصری | الگوی شکست |
|---|---|---|---|---|
| فولاد ضد زنگ 304 | 5-10× افزایش | حفره کلرید در فیلم میعانات | رنگآمیزی زنگ-در ساپورتها | سوراخ سوزنی در مناطق تراکم نشت می کند |
| فولاد ضد زنگ 316 لیتر | 3-7× افزایش | سوراخ شدن کلرید (تاخیر) | رنگ آمیزی سبک | پین هول بعد از 2-3 تابستان نشت می کند |
| تیتانیوم درجه 2 | 2-4× افزایش | خوردگی شکافی در زیر رسوبات مرطوب | رسوبات نمک سفید | از دست دادن موضعی دیوار در شکاف ها |
| مس-نیکل 90/10 | 2-3× افزایش | خوردگی یکنواخت + زینک زدایی | پتینه سبز | نازک شدن عمومی |
| PTFE | 1.0× (بدون افزایش) | بدون مکانیسم خوردگی | بدون تغییر | بدون حالت خرابی جوی |
PTFE: بدون پاسخ به رطوبت
PTFE در مواجهه با اتمسفر در هیچ سطح رطوبت خوردگی نمی کند. پیوندهای کربن{1}}فلورین نسبت به آب، اکسیژن و مواد شیمیایی رقیق موجود در رطوبت متراکم نفوذ ناپذیر هستند. هیچ فیلم غیرفعالی وجود ندارد که تحت دوچرخهسواری مرطوب-خشک تجزیه شود. هیچ مرز دانه ای برای حمله ترجیحی وجود ندارد. هیچ فعالیت الکتروشیمیایی وجود ندارد.
انرژی سطحی 18-20 mN/m PTFE را آبگریز می کند. به جای خیس کردن سطح، دانه ها را آب کنید. لایه نازک و پیوسته الکترولیت که باعث خوردگی جوی روی فلزات می شود، نمی تواند روی PTFE تشکیل شود. چگالش به صورت قطرات جدا شده ای شکل می گیرد که بدون خروج از یک مسیر رسانا پیوسته می ریزند یا تبخیر می شوند.
هنگامی که از مواد فلوروپلیمری مناسب ساخته شده باشد، این ایمنی به همه اجزای یک لوله مبدل حرارتی{0}}PTFE، سربرگها، صفحات پشتیبانی و اتصالات لولههای خارجی گسترش مییابد. هیچ تغییر فصلی در قابلیت اطمینان تجهیزات وجود ندارد.
مفاهیم عملیاتی
حذف نوک های شکست تابستانی برنامه ریزی تولید و بودجه نگهداری را بهبود می بخشد. در تأسیسات دارای مبدلهای حرارتی فلزی، بخشهای تعمیر و نگهداری الگوی خرابی فصلی را پیشبینی میکنند و برای جلوگیری از تأثیر تولید-شکست در اوج تابستان-تعویض پیشگیرانهها را در اواخر بهار برنامهریزی میکنند.
مبدل های PTFE این چرخه جایگزینی پیشگیرانه را حذف می کنند. سیم پیچی که در ژانویه به طور قابل اعتماد عمل می کند در ماه آگوست به طور یکسان عمل می کند. منابع نگهداری را می توان بر اساس شرایط واقعی تجهیزات به جای پیش بینی ریسک فصلی تخصیص داد. هزینه جایگزینی پیشگیرانه غیر ضروری حذف می شود.
خلاصه
خرابی مبدل های حرارتی فلزی در طول ماه های مرطوب تابستان به دلیل خوردگی حفره ای خارجی ناشی از تراکم چرخه ای و تبخیر رطوبت آلوده روی سطوح غیر غوطه ور افزایش می یابد. مبدل های حرارتی PTFE از طریق آب گریزی ذاتی و عدم وجود هر گونه فرآیند خوردگی الکتروشیمیایی در برابر این مکانیسم کاملاً مقاومت می کنند.
نتیجه، قابلیت اطمینان تجهیزات مستقل از فصل، حذف جایگزینی پیشگیرانه بر اساس ریسک فصلی، و برنامه ریزی نگهداری پایدار در طول سال است. ایمنی در برابر خوردگی اتمسفر PTFE عمر مفید تجهیزات را فراتر از آنچه که سازگاری جانبی فرآیند به تنهایی پیش بینی می کند، افزایش می دهد.
تجزیه و تحلیل مهندسی برای مشخصات مبدل حرارتی PTFE در تاسیسات اتمسفر مرطوب یا خورنده پس از ارسال دادههای آب و هوای محل تاسیسات، الگوهای خرابی فصلی فعلی، و مواد و سن تجهیزات موجود در دسترس است.
