یک مغازه آبکاری یک بخاری غوطه وری PTFE را از مخزن آبکاری روی پس از نه ماه خدمات بیرون کشید. بخاری یک ترک افقی را نشان داد که در امتداد خط مایع-مرز بین بخش های غوطه ور و در معرض آن قرار داشت. ترک به PTFE نفوذ کرده و غلاف فلزی را نمایان کرده بود. مخزن مجهز به یک سوئیچ شناور بود که سطح مایع را کنترل می کرد، اما سوئیچ یک نوار مرده تقریباً 40 میلی متری داشت و سطح در بالای بخاری بالا و پایین می رفت.
سوئیچ های شناور دستگاه های رایج کنترل سطح در مخازن آبکاری و فرآوری شیمیایی هستند. آنها ساده، قابل اعتماد و ارزان هستند. اما آنها دارای یک باند مرده-محدوده ای بین سطوح سوئیچ-روشن و خاموش-- هستند که به سطح مایع اجازه نوسان می دهد. اگر هیتر طوری قرار گیرد که خط مایع در باند مرده قرار گیرد، بخاری بین حالت های غوطه ور و در معرض چرخش قرار می گیرد و PTFE در امتداد خط مایع ترک می خورد.
چرا خط مایع یک منطقه تمرکز استرس است؟
خط مایع مرز بین بخش های زیر آب و در معرض بخاری است. قسمت غوطه ور شده توسط سیال فرآیند خنک می شود. قسمت در معرض هوا توسط هوا خنک می شود که کارایی بسیار کمتری دارد. اختلاف دما بین دو قسمت می تواند 50 تا 100 درجه باشد.
قسمت غوطه ور کمتر از قسمت در معرض منبسط می شود. انبساط دیفرانسیل باعث ایجاد تنش برشی در خط مایع می شود. تنش در سطح PTFE متمرکز می شود، جایی که پلیمر به غلاف فلزی متصل می شود. دوچرخه سواری مکرر باعث ترک خوردن خستگی می شود.
| چرخه سطح مایع | تفاوت دما در Liquid Line | دامنه استرس | زمان برای کرک کردن |
|---|---|---|---|
| <10 mm | 40-60 درجه | پایین | >36 ماه |
| 10-25 میلی متر | 50-80 درجه | متوسط | 18-30 ماه |
| 25-40 میلی متر | 60-100 درجه | بالا | 8-16 ماه |
| 40-60 میلی متر | 80-120 درجه | خیلی بالا | 4-10 ماه |
| >60 میلی متر | >120 درجه | شدید | 2-6 ماه |
چرخه سطح مایع و تأثیر آن بر ترک خوردگی PTFE در خط مایع
چرا سوئیچ های شناور چرخه خط مایع را ایجاد می کنند؟
یک سوئیچ شناور با باز کردن یا بستن یک مدار زمانی که سطح مایع به نقطه تنظیم می رسد عمل می کند. سوئیچ یک باند مرده دارد-قبل از اینکه سوئیچ شیر پر را ببندد، سطح باید مقدار معینی کاهش یابد. نوار مرده معمولاً 20 تا 50 میلی متر بسته به طراحی سوئیچ است.
اگر هیتر طوری قرار گیرد که خط مایع در باند مرده قرار گیرد، هیتر با هر چرخه پر شدن، بین حالت های غوطه ور و در معرض چرخش قرار می گیرد. تعداد چرخه ها بستگی به سرعت تبخیر و کشیدن{1}} دارد. در یک مخزن با تبخیر بالا، سطح ممکن است چندین بار در روز چرخه شود.
چرا ترک در خط مایع شکل می گیرد؟
ترک در خط مایع ایجاد می شود زیرا در آنجا بیشترین تنش است. PTFE در خط مایع در معرض اختلاف دمای کامل بین بخش مرطوب و خشک قرار می گیرد. تنش برشی در رابط فلزی PTFE{2}} متمرکز است.
ترک به صورت افقی در امتداد خط مایع منتشر می شود. ممکن است برای ماه ها به صورت ترک سطحی باقی بماند، یا ممکن است به PTFE نفوذ کند و فلز را در معرض دید قرار دهد. هنگامی که فلز در معرض دید قرار می گیرد، خوردگی شروع می شود و بخاری از کار می افتد.
جلوگیری از ترک خوردگی خط مایع
موثرترین پیشگیری این است که بخاری را طوری قرار دهید که خط مایع به خوبی زیر نوار مرده سوئیچ شناور قرار گیرد. قسمت بالای قسمت گرم شده باید حداقل 75 میلی متر کمتر از حداقل سطح مایع باشد. این تضمین می کند که بخاری حتی زمانی که سطح در نقطه پایین نوار مرده است، کاملاً در زیر آب باقی می ماند.
قفل در سطح پایین-محافظت بیشتری را فراهم می‌کند. اگر سطح به زیر آستانه ایمن برسد، اینترلاک برق بخاری را قطع می کند. اینترلاک باید مستقل از سوئیچ شناور باشد و نیاز به تنظیم مجدد دستی داشته باشد.
بخاری با بخش گرمایش کوتاه‌تر که به خوبی زیر خط مایع معمولی می‌ماند، حاشیه‌ای در برابر نوسانات سطح ایجاد می‌کند. اگر مخزن به اندازه کافی عمیق باشد، قرار دادن بخش گرم شده در نیمه پایینی مخزن، آن را حتی در هنگام افت سطح قابل توجه در زیر آب نگه می دارد.
| اقدام پیشگیری | تاثیر بر ترک خوردگی خط مایع | پیاده سازی |
|---|---|---|
| موقعیت بخاری پایین تر | از باند مرده اجتناب می کند | نصب بخاری |
| اینترلاک-سطح پایین | برق را در سطح پایین قطع می کند | سنسور سطح و رله |
| بخش گرم شده کوتاه تر | بخاری را در زیر آب نگه می دارد | طراحی بخاری |
| باند مرده کاهش یافته است | دوچرخه سواری سطح کمتر | ارتقاء سوئیچ شناور |
اقدامات پیشگیری از ترک خوردگی خط مایع در مخازن با سوئیچ شناور
هنگامی که ترک خوردگی خط مایع نشان دهنده یک مشکل طراحی است
بخاری که علیرغم موقعیت نصب پایین و-اینترلاک سطح پایین، در خط مایع ترک می‌خورد، نشان می‌دهد که نوار مرده سوئیچ شناور برای کاربرد بسیار بزرگ است. یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با بخش گرم‌شده کوتاه‌تر، موقعیت نصب پایین‌تر، و{2}}قفلی در سطح پایین، علت اصلی ترک خوردگی خط مایع را برطرف می‌کند. فرآیند تعیین مشخصات به ابعاد مخزن، نوار مرده سوئیچ شناور، سطوح طبیعی و حداقل مایع و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تأسیسات دارای کنترل سطح سوئیچ شناور، این رویکرد{5}}ویژه کاربرد، ترک خوردگی خط مایع را کاهش می‌دهد و عمر مفید بخاری را افزایش می‌دهد.
