Požutjele cijevi
Tijekom rutinskog pregleda, osoblje za održavanje primijetilo je da su netaknute bijele PTFE cijevi izmjenjivača topline postavljene prije dvije godine postale žuto-smeđe. Promjena boje je jednolična na nekim cijevima, mrljasta na drugima. Izmjenjivač topline nastavlja raditi prema specifikaciji. Tlak pare i izlaz topline su nepromijenjeni. Pitanje: je li to kozmetičko ili signalizira degradaciju materijala koja ugrožava cjelovitost cijevi?
Promjena boje PTFE-a ima više uzroka, u rasponu od bezopasnog površinskog mrlja do ozbiljne toplinske ili kemijske degradacije. Njihovo razlikovanje zahtijeva analizu uzorka, kemije procesa i povijesti radne temperature. Pogrešna dijagnoza-zamjena cijevi koje su samo zamrljane ili nastavak rada cijevi koje se kemijski razgrađuju-imaju nepotrebne troškove ili sigurnosne posljedice.
Mehanizmi promjene boje
Obojanje na površini nastaje kada se obojeni spojevi iz procesne otopine adsorbiraju na PTFE površinu. Metalni ioni-željezo koji stvaraju žuto-smeđe, bakar stvara plavo-zeleno, krom stvara narančasto-mogu se taložiti kao tanki oksidni filmovi. Organski spojevi od raspadanja posvjetljivača ili kontaminacije uljem mogu stvoriti smećkaste ostatke. Ove mrlje su površinske. Ne prodiru u PTFE niti mijenjaju njegova mehanička svojstva.
Mrlja se često može obrisati ili isprati, potvrđujući njezinu površinsku prirodu. Ako se mrlja ne obriše, ali površina cijevi ostane glatka, a debljina stijenke nepromijenjena, mrlja se može apsorbirati u krajnje vanjske slojeve polimera-kozmetički, ali postojano.
Toplinska degradacija uzrokuje promjenu boje zbog kidanja polimernog lanca i oksidacije. Trajne temperature iznad 260 stupnjeva, ili produljeni rad blizu te granice, uzrokuju da PTFE postane žut, a zatim smeđi, jer se konjugirane dvostruke veze formiraju u polimernoj okosnici. Prava toplinska degradacija popraćena je smanjenim mehaničkim svojstvima. Promjena boje čini se krućom, može pokazivati površinske mikro-pukotine i ima smanjenu vlačnu čvrstoću i istezanje.
Kemijski napad uzrokuje promjenu boje jer se struktura polimera kemijski mijenja. Jaki redukcijski agensi, metalni natrij ili određeni organski spojevi mogu odvojiti atome fluora iz lanca, ostavljajući tamnu površinu bogatu ugljikom-. Kemijski napad prati ogrubljenje površine, gubitak mehaničkog integriteta, a često i promjena dimenzija cijevi.
Tablica 1: Dijagnoza promjene boje PTFE cijevi
| Vrsta promjene boje | Boja | Uzorak | Površinska tekstura | Test brisanja | Mehanička svojstva | Preporučena radnja |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Bojanje željezom | Žuto-narančasta | Mjestimično, često blizu vodene linije | Glatka | Briše djelomično ili potpuno | Normalan | Čist; nije potrebna zamjena |
| Organski ostatak | Smeđa, ljepljiva | Ujednačeno ili prošarano | Može se činiti lagano ljepljivim | Briše s otapalom | Normalan | Očistite kompatibilnim otapalom |
| Bojanje kromom | Žuto-zeleno | Uniforma, slaba | Glatka | Ne briše se lako | Normalan | Kozmetički; nije potrebna nikakva radnja |
| Blaga toplinska izloženost | Blijedožuta | Uniforma | Glatka | Ne briše se | Blago smanjeno istezanje | Smanjite temperaturu pare; monitor |
| Teška toplinska degradacija | Tamno smeđa | Uniforma | Grube, mikro{0}}pukotine | Ne briše se | Značajno smanjena snaga | Zamijenite cijevi; istražiti uzrok |
| Kemijski napad | Varijabilan, često mrljast | U zonama kemijskog kontakta | Hrapava, bez koštica | Ne briše se | Smanjeno | Identificirati kemikaliju; zamijenite cijevi |
| Izloženost UV zrakama (ne-uronjeni dijelovi) | Kredasto bijela | Samo iznad razine tekućine | Puderasto | Otpudrava se | Lagana degradacija površine | Zaštita od UV zraka; prihvatljivo za odjeljke podrške |
Procjena učinka učinka
Kozmetičke boje od metalnih iona ili organskih ostataka imaju zanemariv utjecaj na prijenos topline. Sloj mrlja debeo je u angstremima do mikrona-daleko tanji od toplinskog graničnog sloja. Ukupna U-vrijednost je nepromijenjena. Cijevi s kozmetičkim bojama mogu nastaviti s radom bez smanjenja snage.
Istinska toplinska ili kemijska degradacija smanjuje debljinu stijenke cijevi ili njen mehanički integritet. Čak i ako se prijenos topline čini normalnim, oštećene cijevi imaju smanjene granice tlaka pucanja. Cijev koja je izgubila 30% svoje vlačne čvrstoće zbog toplinske degradacije može pokvariti pod ekskurzijom tlaka koju bi zdrava cijev preživjela.
Test izvedbe sekundaran je testu integriteta. Ako je promjena boje popraćena bilo kakvim smanjenjem debljine stijenke, bilo kakvim površinskim pukotinama ili bilo kakvim mjerljivim gubitkom vlačne čvrstoće u uzorku, cijevi treba zamijeniti bez obzira na trenutnu učinkovitost prijenosa topline.
Preventivne mjere
Mrlje od željeza i kroma mogu se smanjiti kontrolom otopljenih metala u procesnoj kupki. Ako je izvor mrlja sam izmjenjivač topline-metalni izmjenjivač uzvodno-mrlje će se smanjiti nakon pretvorbe u PTFE u cijelom sustavu.
Toplinska degradacija je spriječena održavanjem temperature pare unutar PTFE nazivnih granica i izbjegavanjem pregrijavanja pare. Pregrijač ili redukcijski ventil-tlaka osiguravaju da temperatura zasićenja pare ne premaši nazivnu vrijednost izmjenjivača.
Kemijski napad sprječava se provjerom kompatibilnosti kemije procesa prije uvođenja novih kemikalija i istraživanjem bilo kakvih promjena procesa kada se pojavi promjena boje.
Sažetak
Promjena boje PTFE cijevi izmjenjivača topline kreće se od bezopasnog površinskog mrlja do ozbiljne degradacije materijala. Dijagnoza se temelji na boji, uzorku, teksturi površine, rezultatima testa brisanja i-kada ste u nedoumici-testiranju mehaničkih svojstava. Kozmetičko bojenje ne utječe na učinkovitost ili cjelovitost. Degradacija koja mijenja mehanička svojstva zahtijeva zamjenu cijevi.
Preventivne mjere uključuju kontrolu kontaminanata procesa, održavanje temperature pare unutar granica i provjeru kemijske kompatibilnosti. Cijev koja je samo obojena je sigurna; cijev koja je promijenila boju i krta nije.
Inženjerska podrška za procjenu promjene boje PTFE cijevi dostupna je nakon podnošenja fotografija, podataka o kemiji procesa, povijesti radne temperature i svih mjerenja debljine stijenke ili mehaničkih svojstava.
