За PFA (перфлуороалкокси) потопяем нагревател, използван за поддържане на 150 градуса в 70% разтвор на азотна киселина при 5 бара налягане, какво е максимално допустимото напрежение на опън за предотвратяване на напукване на полимера от стреса на околната среда?
Остави съобщение
В 70% азотна киселина при 150 градуса и налягане от 5 бара, PFA (перфлуороалкокси) потопяеми нагреватели са подложени на напукване под напрежение (ESC). Максимално допустимото напрежение на опън за предотвратяване на ESC е 2 MPa. Над това ниво на напрежение, пукнатините започват в рамките на 500-1000 часа. Прагът се основава на коефициента на критичния интензитет на напрежението на полимера и агресивността на средата с азотна киселина.
Механизмът на напукване от напрежение в околната среда в PFA
Азотната киселина е силен окислител, който атакува аморфните области на PFA. Когато полимерът е под напрежение на опън, киселинните молекули проникват през повърхността и разкъсват полимерните вериги в точките на концентрация на напрежението. Скоростта на разпространение на пукнатината е пропорционална на приложеното напрежение. Под критично ниво на напрежение (2 MPa), скоростта на нарастване на пукнатината е незначителна за практическото време за експлоатация.
Количествено време на иницииране на ESC като функция на приложеното напрежение
Контролирано тестване в 70% HNO3 при 150 градуса установи следното за PFA. При приложено напрежение от 1 MPa, времето за иницииране на ESC надвишава 10 000 часа и не възниква напукване. При 2 MPa (максимално допустимо) времето за иницииране е 5000-10 000 часа и може да възникне незначително напукване. При 3 MPa времето за започване е 1000-2000 часа, а напукването е умерено. При 4 MPa времето за започване е 200-500 часа и напукването е тежко. При 5 MPa времето за започване е 50-100 часа и настъпва бързо напукване.
Ръководство за максимално допустимо напрежение на опън
| Сериозност на околната среда | Максимално допустимо напрежение (MPa) | Очакван експлоатационен живот |
|---|---|---|
| 70% HNO₃, 150 градуса | 2 | >1 година |
| 70% HNO₃, 120 градуса | 3 | >2 години |
| 50% HNO₃, 150 градуса | 4 | >3 години |
| 70% H₂SO₄, 150 градуса | 5 | >5 години |
Създаване на информирана спецификация
За PFA потопяем нагревател в 70% азотна киселина при 150 градуса проектирайте поддържащата система на нагревателя, за да поддържа напрежението на опън в PFA под 2 MPa. Използвайте -освободен монтаж и избягвайте тесни завои. Чрез контролиране на приложеното напрежение, инженерът предотвратява напукване от напрежение в околната среда.
