Как абразивните течности причиняват ерозионно износване на PTFE нагреватели?

PTFE потопяемият нагревател работи в поток от-течни течности с високо съдържание на твърди частици в съоръжения за минно дело, пречистване на отпадъчни води и обработка на тор. Въпреки това показва нарастващо локализирано изтъняване, грапава или назъбена повърхност и в екстремни ситуации дупки през обвивката. Диаграмите за химическа съвместимост показват, че технологичният разтвор изобщо не се разпада, температурата се поддържа доста под границите и няма признаци на окислително влошаване. Тестовете в лабораторията показват, че повредата е напълно механична: диспергирани абразивни частици са износили повърхността на флуорополимера. Инженерите в тези области трябва да знаят, че ерозионното износване е различен тип повреда от химическо нападение или термично влошаване и те трябва да го планират в своите проекти и операции.

Когато твърди частици, като песъчинки, минерални кристали, метални частици или парчета катализатор, удрят и износват PTFE обвивката отново и отново, това се нарича ерозионно износване. PTFE е един от най-меките технически полимери, но молекулярната му структура не издържа добре на повтарящи се микро-срязвания и умора от високо-скоростни удари на частици. Всеки сблъсък отнема малко количество материал поради кинетичната енергия. Кумулативната загуба кара стената да изтънява с времето. Щетите се натрупват там, където скоростта на потока е най-висока или внезапно променя посоката. Това се случва на горната страна на завоите на нагревателя, на места, където входовете за рециркулация се удрят директно, и в зони със силна турбуленция, причинена от помпи, миксери или форма на резервоара. Основният фактор, който ускорява потока, е скоростта на потока. Скоростта на ерозия обикновено се повишава с коефициент от 2 до 3 за всяко увеличение на скоростта, като по този начин дори малки увеличения от 1 m/s до 3 m/s могат да увеличат износването с коефициент 10.

Водещият ръб на нагревателя, където течността първо удря повърхността, изглежда е там, където щетите от удар са най-лоши. В рециркулационните контури входната тръба често изпраща високо{1}}струя направо върху нагревателя, което е традиционно място за възникване на ерозия. Надолу по течението на преградите или около опорите на нагревателя, турбулентните вихри правят бомбардирането с частици още по-лошо. Ерозивното износване, от друга страна, генерира вдлъбнатини, жлебове, които минават по посоката на потока, и матова, пясък{4}}текстура, която е различна от равномерното химическо изтъняване. Дебелината на стените в засегнатите места може да варира от 1,0 mm до 0,3 mm, докато участъците до тях остават чисти.

Първата стъпка в смекчаването е да се намали скоростта. Използването на нагревателни тръби с по-голям диаметър или много успоредни елементи забавя потока на течността при същия масов дебит, което незабавно намалява ерозионната енергия. Поставянето на дифузори на потока или перфорирани плочи нагоре по течението на нагревателната зона помага да се разпространи още повече инерцията на струята. Когато ограниченията на процесите затрудняват забавянето, устойчивите-на износване конструктивни характеристики пазят нещата в безопасност. Външните втулки, изработени от по-дебел PTFE, флуорополимерни композити или керамични -запълнени обшивки, добавят жертвен материал, който абсорбира удара от частици, преди основната обвивка да се повреди. Всъщност повредата от ерозия често е най-лоша близо до входа на рециркулационен кръг, когато бързо-движещата се течност за първи път удари нагревателя. Един от начините за защита срещу абразивни обработки е да се определят по-дебели стени на тръбите, които дават на материала повече време за износване, преди да се счупи.

Стратегическото позициониране намалява експозицията. Нагреватели, които не са директно на пътя на нагнетателните тръбопроводи на помпата, изпускателните потоци на бъркалката или входовете на резервоара, не са в зоните на директно въздействие. Когато е възможно, филтрирането на абразивни частици нагоре по течението чрез хидроциклони, утаителни резервоари или ръкавни филтри премахва първопричината, вместо само да се бори с нейните последствия. Ако филтрирането не е възможно, въртящите се или движещи се нагреватели от време на време разпределят износването и правят системата по-дълготрайна.

Методите за проверка позволяват да се заменят нещата, преди да са се счупили. След източване на резервоара визуалната проверка показва ранно загрубяване и локално изтъняване. С помощта на ултразвукови дебеломери на различни позиции по обвивката се измерва остатъчната дебелина на стената. Ако дебелината на която и да е част е по-малка от 60% от първоначалната й дебелина или ако има дупки през стената, тя трябва да бъде сменена незабавно. Използвайки данни за тенденции от планирани прекъсвания, е възможно да се познае колко живот остава въз основа на степента на износване, която е била измерена. След изсушаване тестването на изолационното съпротивление показва, че ерозията все още не е пробила обвивката и не е пропуснала течност в електрическите части.

Ерозивното износване не е толкова често срещано, колкото химичните или термичните режими на повреда, но може да се контролира чрез внимателно избиране на материали и проектиране на системи. При абразивни{1}}сервизни приложения скоростта на потока, абразивните частици, щетите от удар и устойчивият-на износване дизайн са всички важни фактори. Инженерите, които вземат предвид тези неща, когато пишат спецификации, превръщат механизъм за повреда, който може да се случи бързо, в такъв, който ще се случи бавно и стабилно във времето. За наистина абразивни употреби разговорът с производителя относно специализирани материали, устойчиви на-износване, или нагряващи топологии може да доведе до по-трайно решение. Има опции като бронирани PTFE структури с метални опори вътре или хибридни обвивки, които смесват PTFE с външни слоеве, които са устойчиви на корозия. Ранната консултация не позволява промените на място да струват много пари и гарантира, че тефлоновите потопяеми нагреватели работят надеждно дори при най-трудни условия на суспензия и висок-поток.