Opasnost od održavanja
Čelični izmjenjivači topline- obloženi staklom pouzdano služe u korozivnim kemijskim uvjetima kada nisu ometani. Stakleni premaz, obično debljine 0,8-2,0 mm, pruža kemijsku otpornost koja se približava onoj od PTFE-a. Čelična podloga osigurava strukturnu čvrstoću. Kombinacija je desetljećima industrijski standard.
Ranjivost se pojavljuje tijekom održavanja. Ključ koji je ispao, pogrešno poravnata prirubnica cijevi, alat ostavljen unutar mlaznice-bilo što od toga može oštetiti ili napuknuti staklenu oblogu. Nakon što se staklo ošteti, čelik ispod njega je izložen procesnoj kemikaliji. Korozija počinje na defektu i širi se ispod stakla, na kraju uzrokujući otkazivanje obloge i perforaciju čelične ljuske.
Popravak oštećene staklene obloge zahtijeva da se oprema isključi iz upotrebe, otpremi u specijaliziranu ustanovu, skine, ponovno ostakli i peče u peći. Proces traje od tjedana do mjeseci. Trošak se približava trošku nove jedinice. Proizvodnja je prekinuta za vrijeme trajanja.
Mehanizam oštećenja stakla
Staklo je krti materijal visoke tlačne čvrstoće, ali male vlačne čvrstoće. Udar tvrdog predmeta stvara lokalizirano vlačno naprezanje na točki kontakta. Ako ovo naprezanje premašuje vlačnu čvrstoću stakla, konusni lom-Hertzijev stožac-proširuje se od točke udara kroz debljinu premaza.
Šteta nije uvijek odmah vidljiva. Mali udarac može stvoriti mikro-pukotine koje ne prodiru u punu debljinu premaza. Staklo izgleda netaknuto. Tijekom sljedećih toplinskih ciklusa, te se mikro-pukotine šire sporo. Mjesecima nakon održavanja, obloga iznenada otkazuje na prethodno oštećenom mjestu. Neuspjeh se čini spontanim, ali je iniciran ranijim udarom.
Testiranje iskrama može otkriti neke nedostatke stakla, ali mikro-pukotine ispod površine teško je pouzdano identificirati. Prvi pokazatelj oštećenja može biti neočekivana kontaminacija željezom u struji procesa ili curenje pare kroz rupu u čeličnoj ljusci.
Tablica 1: Usporedba rizika od oštećenja uslijed održavanja u uslugama kemijske obrade
| Razmatranje štete | Staklo-čelik obložen | PTFE |
|---|---|---|
| Odgovor na udar alata | Krhki prijelom; čip ili pukotina | Elastična deformacija; bez oštećenja |
| Odgovor na naprezanje neusklađenosti cijevi | Pucanje na licu prirubnice | Fleksibilan smještaj |
| Otkrivanje oštećenja nakon udarca | Mogu biti nevidljive (mikro-pukotine) | Vidljiva deformacija (rijetko oštećena) |
| Metoda popravka | Tvornica reglass; tjedana zastoja | Terenski čep ili zamjena cijevi; sati zastoja |
| Cijena popravka (relativna) | 50-80% cijene nove opreme | < 10% of new equipment cost |
| Gubitak proizvodnje tijekom popravka | Tjednima do mjesecima | Sati do dana |
| Rizik od neotkrivene štete | Umjeren (odgođeni neuspjeh) | Vrlo nizak (bez načina krhkog kvara) |
| Ograničenja pristupa osoblju za održavanje | Stroga kontrola alata; podstavljene površine | Standardne industrijske prakse |
PTFE: Elastični odgovor na udar
PTFE reagira na udar kroz elastičnu i plastičnu deformaciju, a ne krti lom. Alat koji je ispao može udubiti ili privremeno deformirati PTFE cijev, ali je neće napuknuti. Materijal popušta lokalno, apsorbirajući energiju udarca. Deformirano područje može se vizualno pregledati. Ako je deformacija ozbiljna, zahvaćeni dio cijevi može se zamijeniti na terenu.
Ova tolerancija oštećenja pojednostavljuje postupke održavanja. Osoblju nije potrebna posebna obuka za rad u blizini PTFE izmjenjivača topline. Alati ne zahtijevaju posebnu podlogu ili uzice. Rizik od katastrofalne štete zbog jednostavne greške u održavanju je u biti eliminiran.
Popravljivost PTFE-a na terenu je značajna operativna prednost. Oštećeni izmjenjivač-obložen staklom mora napustiti postrojenje na popravak. Oštećena PTFE cijev može se začepiti na zaglavlju, čime se preostale cijevi vraćaju u rad unutar nekoliko sati. Začepljena cijev malo smanjuje kapacitet, ali proizvodnja se nastavlja. Trajna zamjena oštećene cijevi ili cijelog snopa može se zakazati pri sljedećem planiranom prekidu rada.
Usporedba prijenosa topline i kemijske otpornosti
Čelik obložen staklom ima toplinsku vodljivost od približno 1,0-1,2 W/m·K kroz kombiniranu stijenku od stakla i čelika. Ovo je više od PTFE 0,25 W/m·K. Izmjenjivači obloženi staklom učinkovitije prenose toplinu za određenu površinu.
PTFE nadoknađuje kroz tank{0}}dizajn cijevi i veću površinu. Kemijska otpornost oba materijala pokriva slične raspone, s tim da PTFE ima nešto širu kompatibilnost uključujući fluorovodičnu kiselinu i vruće koncentrirane lužine koje napadaju staklo.
Odabir između čelika obloženog staklom-i PTFE-a često ovisi o čimbenicima izvan toplinskih performansi: okolina održavanja, rizik od mehaničkih oštećenja, mogućnosti popravka i tolerancija za prekid proizvodnje.
Sažetak
PTFE izmjenjivači topline eliminiraju rizik oštećenja od mehaničkog udara svojstven čeličnim jedinicama obloženim staklom tijekom operacija održavanja. Elastična-duktilna reakcija PTFE-a na udar sprječava krti lom koji ugrožava staklene obloge. Oštećenja od ispuštenih alata ili neusklađenih spojeva, kada se pojave, vidljiva su,-popravljiva na terenu i ne propagiraju u katastrofalne kvarove tjednima nakon događaja održavanja.
Smanjenje rizika održavanja dovodi do kraćih vremena popravka, nižih troškova popravka i veće raspoloživosti proizvodnje. Dok čelik obložen staklom- nudi veću toplinsku vodljivost, PTFE-ova tolerancija na oštećenja i mogućnost popravka na terenu čine ga izborom nižeg{2}}rizika u okruženjima kemijske obrade gdje aktivnosti održavanja stvaraju stalne opasnosti od udara.
Inženjerska analiza za izbor izmjenjivača topline od PTFE u odnosu na čelični -obloženi staklom u specifičnim aplikacijama kemijske obrade dostupna je nakon podnošenja kemije procesa, radne temperature i tlaka, opisa okruženja održavanja i trenutne povijesti oštećenja opreme.
