Защо PFA нагревател, който е бил изсушен-за 2 минути, показва 40% по-висока степен на проникване дори след охлаждане?

След събитие на сух -пожар (работа във въздух или пара без течно охлаждане) от само 2 минути PFA нагревател ще претърпи трайно микроструктурно увреждане. Външната повърхност на PFA е 250 - 350 степен, като вътрешната повърхност (към металната сърцевина) е подобна. Полимерът не се връща в предишното си състояние дори след охлаждане. Термичното разграждане води до образуване на микроскопични празнини (диаметър 5–50 µm) в PFA матрицата, увеличаване на свободния аморфен обем с 15–25% и намаляване на молекулното тегло с 10–30%. Тези модификации оцеляват при охлаждане и подобряват скоростта на проникване за всички бъдещи услуги с 30-50% за постоянно. Ако даден нагревател се запали на сухо в продължение на 2 минути при 300 градуса, степента на проникване на HCl или водна пара е с 40% по-висока от базовата през остатъка от живота му, независимо от охлаждането. Нагревателят е повреден трайно и охлаждането му няма да поправи повредата. Такива нагреватели трябва да се сменят, а не да се връщат обратно в критично обслужване.

Микроструктурно увреждане от сух пожар
По време на сух{0}}огън PFA се променя четири пъти необратимо:

Разкъсване на веригата: топлинната енергия разрушава C-F и C-C връзките и намалява молекулното тегло от 300 kDa на 200-250 kDa. Колкото по-ниско е молекулното тегло, толкова по-голяма е подвижността и дифузията на веригата.

Образуване на кухини: Остатъчната влага (100–500 ppm) веднага се изпарява, за да генерира сферични кухини с диаметър 5–50 µm. Празнините са преки пътища за постоянни молекули.

Разширяване на аморфната фаза: частично топене и рекристализация на аморфни области в по-отворена структура, увеличаване на свободния обем с 15-25%.

Повърхностно окисляване: Външните 50 – 100 µm произвеждат крехък оксиден слой (карбонилни и карбоксилни групи). Докато се охлажда, този слой се разпада, осигурявайки други проходи.

Тези промени са постоянни, тъй като под 300 градуса полимерът не може да -свърже- повторно или да поправи празни места. Нормалните работни температури (100–200 градуса) нямат достатъчно енергия за повторно заплитане на веригата или затваряне на кухини.

Увеличаване на скоростта на проникване след -сух огън (тествано при 80 градуса, 30% HCl)
Време за сух огън (минути) Максимална температура на обвивката (градуси) Загуба на тегло (%) Плътност на кухините (кухини/mm2) Скорост на проникване (g/m2•ден) Увеличение над базовата линия (%)
0 (базова линия) 80 0% 0 0.8-1.2 0% 0,5 (30 сек) 180 2-5%<10 0.9-1.4 10-15% 1.0 230 5-10% 10-50 1.1-1.7 30-40% 2.0 280 10-15% 50-150 1.3-2.0 40-60% 3.0 310 15-20% 100-300 1.6-2.5 70-100%
5.0 340 (топене) 20-30% 500+ 2.5-4.0 150-250%
Скоростта на проникване на нагревател, който е на сухо-запален за 2 минути (пикова 280 градуса), се увеличава с 40–60% за неограничен период. Скоростта не се възстановява след 1000 часа нормална мокра работа.

Защо охлаждането не възстановява устойчивостта на проникване
Охлаждането свива размера на полимера, без да затваря кухините или да възстановява молекулното тегло. Тези дупки са постоянни, защото полимерните вериги, които са заемали този обем, са се разтворили в летливи олигомери, които са избягали. Нищо, което да запуши празнината. Веригите са се преориентирали в по-малко плътна опаковка по време на високата температурна екскурзия, което води до постоянно разширяване на аморфния свободен обем. Това е като загряване на метал-вие засягате трайно микроструктурата." За разлика от металите, PFA не може да бъде повторно-закален, за да обърне повредата, тъй като повредата включва химическо разпадане (разкъсване на веригата), както и физическо пренареждане.

Откриване на предишен сух{0}}пожар
Ако подозирате, че даден нагревател е бил изпичан на сухо (дори за кратко време), три теста ще докажат трайна повреда:

Микроскопия: Нарежете напречен-срез на PFA стена. Празнините се наблюдават като черни кръгове (5–50 µm) при 200–500 × увеличение. Видимите кухини показват хронично увреждане.

Измерване на плътността: Плътност на ненарушен PFA 2,13–2,16 g/cm3. Празнини в сухо{3}}изпечен PFA плътност 2,05–2,10 g/cm3. Пукнатините са важни, ако плътността падне с 2%.

Тест за проникване: Сравнете действителната скорост на проникване на HCl на нагревателя със стандарта на производителя. Увеличението с 30% потвърждава по-ранен сух-пожар.

1. Решение за замяна
За нагревател, който е бил на сухо за 2 минути или повече:

Критична химическа услуга (полупроводници, фармацевтика) - заменете незабавно. Ранната корозия на сърцевината и замърсяването на ваната ще се дължат на 40% увеличение на скоростта на проникване.

Не{0}}критична индустриална услуга: Използвайте, докато скоростта на проникване надвиши ограниченията на процеса. Съпротивлението на изолацията трябва да се проверява периодично. Очаквайте живот, който е с 30–50 процента по-кратък.

Наличие на мехури или топене Сменете незабавно Нагревателят се поврежда.

Примерно поле
Инсталация за покритие по невнимание изпразни резервоар с включен PFA нагревател. Нагревателят изсъхна за 3 минути (приблизителен пик 290 градуса), преди да бъде изключен от операторите. Презареждането и нагревателят изглеждаха нормални отвън (без видими мехури). Обаче след 4 месеца нагревателят имаше заземяване. Изследването на повредата след- показа големи микропухнини в PFA стената (150 кухини/mm2) и HCl проникването се увеличи 3 пъти, корозирайки металната сърцевина. Сух-нагревател без огън от същата партида издържа 3 години по-дълго. Нагревателят със сухо{15}}нагряване трябваше да бъде изваден от употреба, а не да бъде пуснат отново в експлоатация.

Заключение: Сух{0}}пожар води до 30–50% трайно увеличение на пропускливостта
Наблюдава се трайно микроструктурно увреждане при PFA нагревател, изпечен на сухо-за 2 минути (пикова температура на обвивката 280 градуса): разкъсване на веригата (10-15% загуба на молекулно тегло), образуване на кухини (50-150 кухини/mm 2 ) и нарастване на аморфен свободен обем. Дори след охлаждане за неопределено време степента на проникване е 40-60% над базовата линия. Нагревателят не се връща. Сменете незабавно за жизненоважно обслужване. За не-критично обслужване наблюдавайте внимателно и очаквайте по-кратък живот. Не се доверявайте на визуална проверка – празнините са минимални. Нагревателят може да бъде непоправимо повреден, дори ако изглежда добър. Запалете го веднъж, никога не му се доверявайте напълно. Заменете или понижете цената. Вакуумът е вечен.