Linija za poniklavanje zamijenila je PTFE uronjeni grijač nakon samo devet mjeseci. Na ovojnici nije bilo pukotina, mjehurića niti promjene boje. Otpor izolacije pao je s 500 MΩ na 12 MΩ. Kvar se pripisao kontaminaciji bakrom u kupelji nikla-propuštanje izmjenjivača topline unijelo je ione bakra koji su se taložili na omotaču grijača. Bakreni sloj bio je tanak i čvrsto prianjao, ali je stvorio vodljivi put koji je ubrzao prodiranje i pogoršao izolaciju.
Metalna kontaminacija je čest, ali nedovoljno prepoznat faktor u životnom vijeku PTFE uronjenog grijača. Kupke za galvaniziranje nakupljaju otopljene metale iz izradaka, polica, učvršćenja i uzvodne opreme. Ovi se metali mogu taložiti na zagrijanim površinama, tvoreći slojeve koji mijenjaju toplinsko i električno ponašanje grijača. U nekim slučajevima, kontaminacija je simptom većeg problema u procesu. U drugima je to izravan uzrok kvara grijača.
Kako nastaje kontaminacija metalima
Otopljeni metalni ioni u kupki za nanošenje mogu se taložiti na plašt grijača kroz nekoliko mehanizama. Najčešći je elektrokemijsko taloženje, gdje plašt grijača djeluje kao katoda u odnosu na lutajuće struje ili galvanske parove u spremniku. Metalni ioni reduciraju se u metalni oblik i tanjuraju se na omotač.
Taloženje-potaknuto temperaturom još je jedan mehanizam. Neki metali imaju smanjenu topljivost na višim temperaturama. Kako kupka cirkulira pored vrućeg omotača, lokalna koncentracija premašuje zasićenje, a metal se taloži na površinu. To je uobičajeno kod željeza i bakra u kiselim kupkama.
Do kemijskog pomaka dolazi kada ion plemenitijeg metala dođe u kontakt s manje plemenitom površinom. Ako PTFE omotač ima metalnu kontaminaciju-od ogrebotine koja izlaže unutarnji metalni omotač ili od vodljivih naslaga-poželjno je izvaditi plemenitije metalne ploče.
| Zagađivač | Izvor | Mehanizam taloženja | Učinak na grijač | Razina rizika |
|---|---|---|---|---|
| Bakar | Propuštanje izmjenjivača topline, sabirnice | Elektrokemija, pomak | Vodljivi sloj, prožimanje | visoko |
| Željezo | Čelični obradaci, regali | Upravlja-temperaturom | Polog, vaga | Umjereno |
| nikal | Uvlačenje kade od nikla uzvodno- | Elektrokemijski | Vodljivi sloj | visoko |
| Krom | Uvlačenje -kromne kiseline | Elektrokemijski | Pasivni film, bez depozita | Niska |
| Cinkov | Pocinčani regali | Upravlja-temperaturom | Polog, vaga | Umjereno |
| Dovesti | Lemljenje, starija oprema | Elektrokemijski | Vodljivi sloj | visoko |
Metalni kontaminanti u kupkama za galvanizaciju i njihovi učinci na PTFE uronjene grijače
Problem vodljivog sloja
Metalni talog na PTFE omotaču mijenja električne karakteristike grijača. Talog je vodljiv iu kontaktu je s procesnom tekućinom. Ako naslaga dospije do prirubnice ili kućišta terminala, stvara put za curenje struje u zemlju-kvar na zemlji.
Čak i ako naslaga ne dosegne točku uzemljenja, ona mijenja distribuciju električnog polja oko grijača. Vodljivi sloj djeluje kao produžetak elektrode, koncentrirajući struju na rubovima depozita. To može ubrzati lokalizirano zagrijavanje i prodiranje, što dovodi do preranog kvara.
Talog također mijenja toplinsko ponašanje. Metalni sloj ima veću toplinsku vodljivost od PTFE-a, što se može činiti korisnim. Ali talog je obično neravan i porozan i može zadržati vlagu i kemiju na ovojnici. Rezultat je lokalizirana korozija i propusnost, a ne poboljšan prijenos topline.
Zašto je metalnu kontaminaciju teško otkriti
Kontaminaciju metalom je teško otkriti jer su naslage često tanke i čvrsto prianjaju uz PTFE površinu. Oni možda nisu vidljivi golim okom i ne uzrokuju promjenu boje ili mjehuriće povezane s drugim načinima kvara.
Ispitivanje izolacijskog otpora možda neće otkriti problem sve dok naslaga ne naraste dovoljno da stvori značajan put curenja. Grijač s tankim naslagama bakra može pokazivati izolacijski otpor 50–100 MΩ-niži od novog, ali ne dovoljno nizak za aktiviranje alarma.
Vizualni pregled pod povećanjem može otkriti metalni sjaj ili promjenu teksture površine. Jednostavan test je brisanje omotača bijelom krpom-metalni ostatak ukazuje na taloženje. Još jedan test je mjerenje površinskog otpora multimetrom-vodljivi talog očitava se niže od izolacijske PTFE površine.
Sprječavanje kontaminacije metala
Najučinkovitija prevencija je uklanjanje izvora. Popravite curenja iz izmjenjivača topline, zamijenite zahrđale police i armature i spriječite uvlačenje-iz gornjih spremnika. Analiza kupke za otopljene metale otkriva razinu kontaminacije i identificira izvor.
Filtracijom se uklanjaju suspendirane metalne čestice, ali se ne uklanjaju otopljeni ioni. Ionska izmjena ili elektrodobivanje može smanjiti koncentraciju otopljenog metala, ali to su rješenja na-razini procesa, a ne rješenja na-razini grijača.
Za sam grijač, polirana PTFE površina smanjuje čvrstoću prianjanja metalnih naslaga. Na glatkoj površini je teže da se naslage nukleiraju i rastu. Redovito čišćenje razrijeđenom kiselinom uklanja naslage metala prije nego što postanu dovoljno debele da utječu na učinkovitost.
Kada onečišćenje metalom ukazuje na problem procesa
Ponovljena kontaminacija metala na grijaču u kadi za nanošenje metala ukazuje na to da kemija kupke nije pod kontrolom. Koncentracija otopljenog metala je previsoka ili lutajuće struje uzrokuju taloženje na površinama koje bi trebale biti inertne. Grijač je simptom, a ne temeljni uzrok.
Prilagođena konfiguracija PTFE uronjenog grijača s ulaštenim omotačem, manjom gustoćom u vatima i većom površinom smanjuje stopu taloženja metala i produljuje interval između potrebnih čišćenja. Proces specifikacije zahtijeva kemijski sastav kupke, koncentraciju otopljenog metala, radnu temperaturu i povijest kontaminacije prethodnih grijača.
