Защо трябва да избягвате използването на метални скоби за маркучи директно върху студената секция на PFA нагревател във влажна среда?

Студената част на PFA нагревател, т.е. областта над линията на течността, където полимерната обвивка покрива електрическото завършване, изглежда механично здрава и непроницаема за околната среда. Но във влажни условия металните скоби за маркучи, затегнати директно върху този хладен сегмент, водят до прогнозирана последователност от повреди. Скобата упражнява локализирана сила на натиск върху PFA, която проявява вискоеластично пълзене при стайна температура. PFA се оттича от скобата в продължение на седмици до месеци, намалявайки силата на затягане и създавайки незначителна празнина. Влажен въздух влиза в този отвор и кондензира върху по-хладния метален край вътре. Влагата, уловена в изолацията, води до електрическо проследяване, намаляване на изолационното съпротивление и в крайна сметка проблеми със заземяването. Методът на провала е фин. Нагревателят се включва редовно, докато токът на утечка надхвърли прага на задействане, много месеци след монтирането на скобата.

Механика на релаксация на пълзене и образуване на празнини
PFA има модул на опън от около 600–800 MPa при 20–40 градуса, но пълзи значително при непрекъснато напрежение на натиск. Конвенционална скоба за маркуч с червячно задвижване, затегната до въртящ момент от 2–3 N·m, упражнява контактно налягане от 5–10 MPa върху повърхността на PFA, което е значително над дългосрочната{10}}якост на натиск на полимера. Първичното пълзене на PFA под лентата на скобата възниква през първите 24 часа след монтажа на скобата и води до загуба на дебелина от 0,1 до 0,3 mm. Последващото вторично пълзене, с по-бавна скорост, настъпва за 500 до 1000 часа (3 до 6 седмици), което води до общо намаляване на дебелината от 0,3 до 0,8 mm, в зависимост от температурата и влажността. Това пълзене не е обратимо. Лентата на скобата е от неръждаема стомана или въглеродна стомана с цинково покритие и няма да пълзи. Това води до загуба на сила на затягане. Скобата, която първоначално беше затегната, за да осигури водоустойчиво уплътнение, се разхлабва достатъчно, за да се движи свободно върху обвивката от PFA след 2–4 месеца работа във влажна среда.

Пролуката под скобата не е равномерна. Максималното пълзене се получава близо до краищата на лентата на скобата, генерирайки заострена междина, която функционира като капилярен фитил. Термичният цикъл (студената зона се нагрява, когато двигателят работи и се охлажда, когато не работи) засмуква влажен въздух в тази междина и отлага влага. Единичен 24-часов цикъл с 80% относителна влажност при 30 градуса с включен нагревател за 8 часа може да внесе 0,5–1,0 милиграма вода в празнината. При повече от 100 цикъла се натрупва влага в електрическите контакти в студената зона. Самата PFA обвивка е непропусклива в студената част (температури < 60 градуса), но пролуката под скобата позволява директен път около полимерната бариера.

Електрическо проследяване и разрушаване на изолация
Електрохимичното проследяване започва, когато влагата премине през скобата (която може да бъде заземена, ако докосне резервоара) до вътрешния метален край. Токът на утечка протича през филма от влага, когато има приложено напрежение (120-480 VAC). Дори ако токът на утечка е непрекъснат при 0,5 mA, това води до локализирано нагряване, което карбонизира органичните замърсители на повърхността на PFA. Карбонизираните пътища имат по-ниско съпротивление, поради което токът се увеличава и процесът се ускорява. Изолационното съпротивление между нагревателния елемент и земята намалява от > 1000 MΩ до < 10 MΩ след 200 до 500 часа от първото проникване на влага. Прекъсвач на веригата за повреда на земята (GFCI) се задейства при утечка от 5-30 mA, изключвайки нагревателя. В съоръжения, които не са защитени от GFCI, токът на утечка може да продължи, докато металната скоба или клемата не корозират до степен, в която се създава отворена верига или опасност от пожар.

Проблемът е най-сериозен в съоръженията за галванопластика и химическа обработка, където влажността на околната среда е над 70% и преобладават соли във въздуха или киселинни мъгли. Преминаването на влага към металния край ускорява корозията на металния край от хлоридни йони от съседни вани за покритие. Самата скоба от неръждаема стомана няма да корозира, но медните или никелови клеми вътре в студената зона ще корозират бързо в присъствието на наситена с хлорид влага. Проверката на нагреватели, които са се повредили по този механизъм, неизменно показва зелени медни корозионни продукти върху края и бяло или кафяво отлагане върху вътрешната повърхност на PFA под мястото на скобата-директно доказателство за проникване на влага на мястото на скобата.

Алтернативи на метода за монтиране с директна метална скоба Механична сигурност Надеждност на уплътнението срещу влага Пригодност за влажна среда
Метална скоба за маркуч права върху PFA Умерено (първоначално) Лошо (счупва се след пълзене) Не е подходящо
Лента, PFA/PTEE-облицована с метална скоба Умерено (по-малко пълзене) Умерено (обшивката намалява, но не елиминира празнината) Незначителна; проверявайте на тримесечие.
Скоба (PVDF или PFA) пластмаса Умерена (слабо пълзене на PFA) Умерена (пластмасата-върху-пластмасата ще намали капилярното попиване) Умерена влажност
Compression fitting with elastomeric seal (e.g., EPDM or FKM)HighExcellent (seal accommodates creep)Recommended for >70% относителна влажност
Термосвиваема тръба върху скоба, облицована с лепило Ниска (само уплътнение) Добра (първа) Термосвиваемата пълзи, с течение на времето губи уплътнението
PFA обувка отлята или отлята с край Висока Отлична (не е необходимо механично затягане) Най-добра за висока влажност и измиване
Неръждаема скоба със силиконова възглавница (2 мм) Висока Добра (30-50% компресия на подложката, абсорбция на пълзене) Препоръчва се; сменяйте подложката ежегодно
Най-добри практики за монтаж във влажни условия
Ако PFA нагревателят трябва да бъде поставен при влажност на околната среда над 60% за повече от 1000 часа годишно, спецификацията трябва да ограничава директните скоби за метални маркучи върху студената част на PFA нагревателя. Формован фланец от PFA или компресионен фитинг, който разпределя натоварването върху голяма площ (минимум 20 mm широка) и използва еластомерно уплътнение (FKM или EPDM), което поддържа компресията въпреки пълзенето на PFA, е предпочитаният начин за закрепване на скоби или опорни рамена. Три смекчаващи мерки намаляват вероятността от повреда, ако скобата е неизбежна. Поставете възглавница от силиконов каучук с дебелина 1-2 mm под цялата ширина на лентата на скобата. Еластичното възстановяване на подложката (60–80% компресия) компенсира пълзенето на PFA за 12–18 месеца. Второ, преди да прикрепите подложката, нанесете малък слой диелектрична грес (на базата на силикон-) върху PFA повърхността; греста затваря микроскопичните пукнатини и възпрепятства изпиването на влагата. Трето, след затягане, запечатайте краищата на лентата на скобата с влага-втвърдяващ се RTV силикон, за да осигурите вторична бариера срещу проникването на влажен въздух. Нито едно от тези смекчаващи мерки не е толкова добро, колкото простото премахване на металната скоба. Посочете интегрално формовани монтажни скоби или фланци, които елиминират всяко прикрепване към студената секция за нови спецификации на нагревателя. Допълнителната цена на формована скоба (20-50) е в сравнение с цената на повреда при земно повреда, която изключва процесна линия за четири часа (20-50) е в сравнение с цената на повреда в земна повреда, която изключва производствена линия за четири часа (2 000-10 000).

Заключение: Скобите се поддават на пълзене и комбинирана влажност
Скобите за метални маркучи в контакт със студената част на PFA нагревател се повредят във влажни условия, когато PFA се изплъзне при продължителна компресия, оставяйки празнина, която отвежда влагата към електрическия край. Диагнозата е трудна, тъй като повредата обикновено възниква 3-12 месеца след инсталирането. Операторът обикновено ще смени нагревателя, без да диагностицира скобата като основна причина и ще последва поредица от повреди. Решението е да се посочи монтаж без скоби с формовани фланци, компресионни фитинги с еластомерни уплътнения или пластмасови скоби, които имитират поведението на PFA при пълзене. Докато животът на съществуваща инсталация може да бъде удължен чрез замяна на метални скоби със силиконови-подплатени скоби и уплътняване на краищата, рискът не се елиминира. На всяко място, където относителната влажност е постоянно над 70%, всяка скоба на студената част трябва да се разглежда като временна арматура, която трябва да се сменя на всеки 12 месеца, независимо от видимото му състояние. Най-доброто дългосрочно-решение е производителят на нагревател да доставя интегрално формовани монтажни елементи, така че да не са необходими монтирани на място скоби.