Inženjer kemijske tvornice pregledao je popis procesnih kupki i postavio izravno pitanje: koje od njih mogu koristiti PTFE uronjeni grijač, a koje ne? Popis je uključivao sumpornu kiselinu, klorovodičnu kiselinu, dušičnu kiselinu, fluorovodičnu kiselinu, natrijev hidroksid, kromnu kiselinu, otapala i nekoliko posebnih formulacija. Odgovor nije bio jednostavan da ili ne za svakoga. PTFE je otporan na većinu ovih kemikalija u većini uvjeta. Ali postoje određena okruženja u kojima je PTFE pogrešan izbor, a njegova uporaba dovodi do preranog kvara.
PTFE se često opisuje kao univerzalno kemijski otporan. Taj je opis točan za veliku većinu industrijskih kemija. Ali nije apsolutna. Postoje tri kategorije okruženja u kojima se ne smiju koristiti PTFE uronjeni grijači: rastaljeni alkalni metali, elementarni fluor i određene-kombinacije kaustičnih i oksidacijskih sredstava na visokim temperaturama.
Rastaljeni alkalijski metali
Rastaljeni natrij, kalij i litij burno reagiraju s PTFE-om. Reakcija defluorira polimer, oslobađajući toplinu i stvarajući opasno stanje. Ovo nije postupna degradacija-to je brza, egzotermna reakcija koja može uništiti grijač u nekoliko sekundi.
Rastaljeni alkalijski metali nisu uobičajeni u pozlaćivanju ili kemijskoj obradi, ali se koriste u nekim posebnim primjenama, uključujući određene nuklearne i metalurške procese. PTFE uronjeni grijači nisu prikladni za ova okruženja.
Elementarni fluor i jaka sredstva za fluoriranje
Elementarni fluor napada PTFE na povišenim temperaturama. Na sobnoj temperaturi reakcija je spora. Iznad 100 stupnjeva, fluor može defluorirati polimer, stvarajući reaktivnu površinu i degradirajući omotač. Klor trifluorid i druga jaka sredstva za fluoriranje imaju slične učinke.
Fluor i sredstva za fluoriranje koriste se u nekim poluvodičkim i posebnim kemijskim procesima. U tim okruženjima PTFE nije pravi izbor. Umjesto njih često se koriste potopni grijači od nikla ili monela.
| okoliš | Temperatura | Mehanizam napada | PTFE prikladnost | Alternativni materijal |
|---|---|---|---|---|
| Rastaljeni natrij | >100 stupnjeva | Nasilna defluorizacija | Nije prikladno | Nehrđajući čelik, nikal |
| Rastaljeni kalij | >100 stupnjeva | Nasilna defluorizacija | Nije prikladno | Nehrđajući čelik, nikal |
| Elementarni fluor | >100 stupnjeva | Defluorizacija | Nije prikladno | Nikal, Monel |
| Klor trifluorid | >50 stupnjeva | Defluorizacija | Nije prikladno | Nikal, Monel |
| Vruća koncentrirana kaustika | >95 stupnjeva | Površinska defluorizacija | Marginalno – nije prikladno | Titan, 316L |
| Vruća koncentrirana dušična kiselina | >100 stupnjeva | Oksidacija | Marginalni | Silicijev karbid, titan |
Okruženja u kojima PTFE uronjeni grijači nisu prikladni
Vruća koncentrirana kaustika na ekstremnim temperaturama
PTFE je otporan na kaustične otopine na umjerenim temperaturama. Na 60-70 stupnjeva i koncentracijama ispod 20%, napad je zanemariv. Na 95 stupnjeva i 25% koncentracije, stopa defluorizacije postaje značajna. Polimerna površina se razgrađuje, a omotač otkazuje u roku od nekoliko mjeseci.
Ovo nije apsolutna zabrana-PTFE se može koristiti u vrućoj kaustičnoj uporabi ako se temperatura i koncentracija održavaju unutar granica ili ako se gustoća u vatima smanji kako bi se temperatura plašta održala niskom. Ali na krajnjem kraju kaustičnog spektra, PTFE nije pravi izbor.
Vruće koncentrirane oksidirajuće kiseline
PTFE je otporan na dušičnu i kromnu kiselinu na umjerenim temperaturama. Pri visokim koncentracijama i temperaturama iznad 90-100 stupnjeva, brzina oksidacije se ubrzava. Površina polimera se degradira, a omotač postaje krt.
U tim okruženjima, silicijev karbid ili kvarc mogu biti prikladniji. Kvarc je otporan na dušičnu i kromnu kiselinu, ali ne i na alkalne uvjete. Silicijev karbid otporan je na oboje, ali je skuplji.
Otapala na visokoj temperaturi
PTFE je otporan na većinu otapala na sobnoj temperaturi. Na povišenim temperaturama, otapala s visokim afinitetom za polimer prodiru brže. Klorirana i aromatska otapala na 60-70 stupnjeva mogu prodrijeti u omotač za nekoliko tjedana ili mjeseci.
PTFE nije pravi izbor za-servis otapala na visokim temperaturama. Kvarc ili nehrđajući čelik su prikladniji, ovisno o otapalu i temperaturi.
Kada je PTFE marginalan, nije zabranjen
Mnoga okruženja nisu izravna zabrana, već marginalni uvjeti u kojima se životni vijek PTFE-a skraćuje. Vruće koncentrirane kaustične kiseline, oksidirajuće kiseline na visokim-temperaturama i agresivna otapala spadaju u ovu kategoriju. U tim se okruženjima PTFE može koristiti uz pažljivu specifikaciju-nižu gustoću vata, deblji omotač i često praćenje-ali radni vijek bit će kraći nego u blažim uvjetima.
| okoliš | Stanje | PTFE prikladnost | Bilješke |
|---|---|---|---|
| Natrijev hidroksid, 25% | 95 stupnjeva | Ne preporučuje se | Koristite titan ili 316L |
| Natrijev hidroksid, 15% | 80 stupnjeva | Marginalni | Smanjite gustoću vata |
| dušična kiselina, 50% | 90 stupnjeva | Marginalni | Smanjite gustoću vata |
| Kromna kiselina, 20% | 80 stupnjeva | Marginalni | Pratite otpor izolacije |
| Klorirano otapalo | 60 stupnjeva | Ne preporučuje se | Koristite kvarc |
| Aromatično otapalo | 70 stupnjeva | Ne preporučuje se | Koristite kvarc ili nehrđajući čelik |
Marginalna i zabranjena okruženja za PTFE uronjene grijače
Kada standardni materijali ne mogu zadovoljiti primjenu
Neka kemijska okruženja nisu kompatibilna s PTFE-om, a također su nekompatibilna s uobičajenim alternativama. Kupka u kojoj se izmjenjuju kiseline i lužine, ili koja sadrži i oksidirajuće i redukcijske tvari, možda nema niti jedan najbolji materijal. U tim slučajevima može biti potreban prilagođeni pristup-drugačiji polimer, specijalizirana legura ili hibridna konstrukcija.
Prilagođena konfiguracija PTFE uronjenog grijača s nižom gustoćom u vatima, debljim omotačima i poboljšanim pristupom protoku proširuje raspon PTFE-a u rubna okruženja. Proces specifikacije zahtijeva kemijski sastav kupke, koncentraciju, temperaturu i povijest kvarova prethodnih grijača. Za objekte s više procesnih kupki, ovaj-pristup specifičan za primjenu utvrđuje koje kupke mogu koristiti PTFE, a koje zahtijevaju alternativu.
