Hiomalietteet-, jotka sisältävät hiekkaa, kiteytyneitä suoloja, metallihiukkasia tai katalyyttihiukkasia,-syövät nopeasti tavallisia PFA-kuoria mikro-leikkauksen ja väsymiskulumisen vuoksi. PFA:n eroosionopeus piidioksidihiekkalietteessä nopeudella 2 m/s on noin 0,12–0,25 mm/vuosi, mikä vähentää 2 mm:n seinämän reikiintymistä 4–8 vuodessa. ETFE:llä (eteenitetrafluorieteeni) on korkeampi mekaaninen lujuus ja kovuus kuin PFA:lla (Shore D 70–75 vs ETFE:llä on kuitenkin alhaisempi kemiallinen kestävyys kuin PFA:lla, erityisesti voimakkaita hapettavia happoja (typpi, rikki) ja halogeeneja (kloori, fluori) vastaan. Koekstrudoitu kaksikerroksinen vaippa, jossa on ulompi ETFE-kerros (0,3–0,5 mm) kulutuksenkestävyyttä varten ja sisempi PFA-kerros (1,2–1,7 mm) kemiallisen suojan vuoksi, voi saavuttaa molemmista materiaaleista parhaat puolet. Tällaiset vaipat tarjoavat 50–70 % paremman kulutuskestävyyden kuin kaikki -PFA:t säilyttäen samalla 90–95 % PFA:n kemiallisesta inertsyydestä. Heikko kohta on kerrosten välinen rajapinta; koekstruusio sidekerroksen kanssa on välttämätöntä delaminoitumisen estämiseksi.
Kulutuskestävyyden vertailu: PFA vs. ETFE
Kulutuskestävyys mitataan Taber-hankaustestillä (ASTM D1044, CS-17 pyörät, 1 000 sykliä, 1 000 g kuorma). PFA:n painonpudotus on 15–25 mg. ETFE:n painonpudotus on 5–10 mg-2–3 kertaa parempi. Lietteen eroosiotestauksessa (5 paino-% piidioksidihiekka, törmäysnopeus 2 m/s 45 asteessa) PFA eroosoituu 0,12-0,25 mm/vuosi. ETFE erottuu 0,04–0,10 mm/vuosi - 2–4 × paremmin. ETFE:n suurempi mekaaninen lujuus (vetolujuus 40–50 MPa vs. PFA 25–30 MPa) ja suurempi kovuus vähentävät hiukkasten tunkeutumista ja leikkausta. Sovelluksissa, joissa on huomattava kiintoainekuormitus (kaivoslietteet, pigmentin tuotanto, katalyytin käsittely), ETFE:n kulutuskestävyyden pidentynyt käyttöikä on huomattava. PFA-lämmitin, joka epäonnistuu 5 vuoden piidioksidilietteessä, voi kestää 10–15 vuotta ETFE-ulkokerroksen kanssa.
ETFE:llä on kuitenkin alhaisempi jatkuva käyttölämpötila (maksimi 150 astetta vs. . 180–200 astetta PFA:lle) ja alhaisempi kemikaalien kestävyys. 98-prosenttisessa rikkihapossa 120 asteessa ETFE hajoaa viikkoissa, kun taas PFA kestää kuukausista vuosiin. 30 % typpihapossa 90 asteessa ETFE osoittaa pinnan halkeilua 500 tunnin jälkeen; PFA kestää 2,{11}} tuntia. Kloorikaasussa tai klooratuissa liuottimissa ETFE turpoaa ja menettää mekaanisen lujuutensa. Kaksikerroksinen vaippa, jossa on ETFE ulkopuolella, on järkevä vain, jos ulkopinta on hankausta kohti ja PFA-sisäkerros pysyy ehjänä kemiallisen suojan muodostamiseksi, jos ETFE-kerros läpäisee.
Koekstruusiorajapinnan eheys ja solmiokerrokset
Kriittinen haaste koekstrudoiduissa PFA/ETFE-vaippaissa on kerrosten tarttuvuus. PFA ja ETFE ovat yhteensopimattomia polymeerejä; niiden rajapintojen adheesio ilman käsittelyä on alle 0,5 MPa, mikä johtaa delaminaatioon lämpösyklin tai mekaanisen rasituksen alaisena. Toiminnallinen sidekerros -yleensä tarvitaan muunnettua fluoripolymeeriä, joka sisältää reaktiivisia ryhmiä, jotka sitoutuvat sekä PFA:han että ETFE:hen-. Sidekerroksen paksuus on 0,05–0,10 mm. Oikealla sidekerroksella rajapintojen tarttuvuus saavuttaa 3–5 MPa, joka riittää useimpiin käyttöolosuhteisiin. Ilman sidekerrosta delaminoitumista tapahtuu 500–1 000 lämpösyklissä tai viikossa hiomakäytössä, jolloin pehmeämpi PFA-kerros muotoutuu eri tavalla kuin kovempi ETFE-kerros.
Valmistuksen laatu on kriittistä. Koekstruusio on suoritettava tarkalla lämpötilasäädöllä (ETFE-ekstruusiolämpötila 290–330 astetta, PFA 350–400 astetta) ja kerrospaksuuden valvonnalla (ultraääni tai röntgen). Riittämätön sidekerroksen peitto tai kontaminaatio kerrosten välillä luo heikkoja kohtia, jotka käynnistävät delaminoitumisen. Koekstrudoitujen vaippien kenttävauriot tapahtuvat lähes aina rajapinnassa, ei bulkkimateriaalin kautta. Delaminoidulla vaipalla ei ole mekaanista etua yksikerroksiseen suojukseen verrattuna; ETFE-ulkokerros kuoriutuu pois ja paljastunut PFA kuluu nopeasti.
Suorituskyvyn vertailu: kaksi-kerrosta vs. yksitasoinen-kerros
| Vaipan rakentaminen | Kulutuskestävyys (hiekkaliete, 2 m/s, mm/vuosi) | Kemiallinen kestävyys (98 % H₂SO₂, 120 astetta, tuntia epäonnistumiseen) | Mekaaninen lujuus (vanteen jännitys myötörajassa, MPa) | Liitäntäadheesio (MPa) | Ensisijainen vikatila |
|---|---|---|---|---|---|
| PFA yksikerros-(2,0 mm) | 0.12–0.25 | 5,000–8,000 | 12–15 | N/A | Kulumisen oheneminen |
| ETFE yksikerros-(2,0 mm) | 0.04–0.10 | 200–500 | 20–25 | N/A | Kemiallinen hajoaminen |
| PFA/ETFE-koekstrudoitu (ei sidekerrosta) | 0.06–0.12 | 4 000–6 000 (jos ehjä) | 10-12 (huono kuormansiirto) | 0.3–0.8 | Delaminaatio rajapinnassa |
| PFA/side/ETFE koekstrudoitu (0,3 mm ETFE) | 0.05–0.09 | 5,000–7,000 | 14–17 | 3–5 | ETFE:n hankaus; PFA jää |
| PFA/side/ETFE koekstrudoitu (0,5 mm ETFE) | 0.04–0.07 | 4,500–6,500 | 15–18 | 3–5 | ETFE:n kemiallinen hyökkäys rei'issä |
| Kolme{0}}kerrosta: ETFE/solmio/PFA/tie/ETFE (kaksi hankauskerrosta) | 0.03–0.06 | 5,000–7,000 | 16–19 | 3–4 per käyttöliittymä | ETFE:n turpoaminen kemiallisesta altistumisesta |
| PFA keraamisella{0}}täytetyllä ulkokerroksella (omistettu) | 0.05–0.10 | 4,000–6,000 | 12–14 | Ei käytössä (täytetty PFA) | Täyteainehiukkasten ulosveto- |
Sovelluksen soveltuvuusopas
| Hiomaväline | Kemiallinen ympäristö | Suositeltu vaippa | Perustelut |
|---|---|---|---|
| Piidioksidihiekka (pH 7, vesi) | Neutraali | PFA/solmio/ETFE (0,3–0,5 mm ETFE) | ETFE tarjoaa kulutuskestävyyden; ei kemiallista hyökkäystä ETFE:tä vastaan |
| Kiteytetyt suolat (NaCl, Na2SO4) | Kyllästetty suolavesi, 80 astetta | PFA/solmio/ETFE | Suolat eivät ole aggressiivisia ETFE:lle |
| Hienometalli (teräs, kupari) | Hapan (pH 2–4) | PFA yksikerroksinen{0}}paksumpi seinämä | Happohyökkäykset ETFE; hyväksyä suurempi hankaus |
| Alumiinioksidi- tai piikarbidihiukkaset | Vahva happo (HNO3, H2SO4) | PFA vain yksi{0}}kerros | ETFE epäonnistuu kemiallisesti; kaksoiskerros-ei hyödyllistä |
| Katalyyttihiukkaset (zeoliitit, piidioksidi{0}}alumiinioksidi) | Lievä alkalinen (pH 8–10) | PFA/solmio/ETFE | Hyväksyttävä, jos lämpötila<120°C |
| Lentotuhkaa tai sementtipölyä | Neutraalista lievään alkaliseen | PFA/solmio/ETFE 0,5 mm ETFE:llä | Suuri hankaus oikeuttaa ETFE:n |
| Kaikki klooria tai kloorattuja liuottimia sisältävät hankausaineet | pH 5-8, 100 astetta | PFA yksi-kerros | ETFE turpoaa klooratussa väliaineessa |
| High-temperature abrasive (>140 astetta) | Mikä tahansa | PFA yksikerroksinen{0}}3 mm seinä | ETFE:n lämpötilaraja 150 astetta; käytä sen sijaan paksumpaa PFA:ta |
Tarkastus ja vikojen ehkäisy
Jos käytössä on kaksikerrosvaippa{0}}, tarkista ETFE:n kuluminen vuosittain magneetti-induktio- tai ultraäänipaksuusmittarilla. Mittaa ETFE-kerroksen paksuus useista kohdista. Kun jäljellä oleva ETFE:n paksuus putoaa alle 0,1 mm, vaippa siirtyy suuren -riskin vyöhykkeelle, jossa PFA-kerros voi paljastua. Paljastunut PFA kuluu nopeammin kuin ETFE, mutta lämmittimessä on vielä käyttöikää jäljellä (täysi PFA-seinämän paksuus). Lämmitin tulee vaihtaa, kun jäljellä olevan seinämän kokonaispaksuus (ETFE + PFA) laskee alle 1,0 mm. Delaminaatiotunnistus: koputa vaippaa metalliesineellä; delaminoitu alue kuulostaa tylsältä tai onttolta, kun taas sidottu alue tuottaa terävän renkaan. Ultraäänitestauksella (10–15 MHz) voidaan havaita delaminaatio kerrosten välisenä heijastuksena. Yli 10 mm:n irtoaminen mihin tahansa suuntaan vaatii vaihtamisen, koska ETFE-kerros erottuu lopulta ja voi tukkia alavirran laitteita.
Päätelmä: Koekstrudoitu PFA/ETFE tarjoaa paremman hankauskestävyyden oikealla sidekerroksella
Koekstrudoitu kaksikerroksinen PFA/ETFE-suojus, jossa on toiminnallinen sidekerros, tarjoaa 50–70 % paremman kulutuskestävyyden kuin kaikki-PFA-suojus säilyttäen samalla 90–95 % PFA:n kemiallisesta inertsyydestä. Ulompi ETFE-kerros (0,3–0,5 mm) tarjoaa kovuuden ja kulutuskestävyyden; sisempi PFA-kerros (1,2–1,7 mm) muodostaa kemiallisen suojan, jos ETFE tunkeutuu. Ilman sidoskerrosta rajapinta irtoaa lämpösyklin tai mekaanisen rasituksen vaikutuksesta, mikä mitätöi kaikki edut. Koekstrudoitua vaippaa suositellaan hiomakäyttöön neutraalissa tai lievästi happamassa ympäristössä (pH 3–10) alle 120 asteen lämpötiloissa. Voimakkaille hapettaville hapoille, klooratuille liuottimille tai yli 140 asteen lämpötiloille yksikerroksinen PFA-suojus, jonka seinämäpaksuus (2,5–3,0 mm) on suurempi, on edelleen luotettavampi valinta suuremmasta hankauskulumisesta huolimatta. Kaksikerrosvaippaa harkitsevien insinöörien tulee pyytää koekstruusiosertifikaattia, sidoskerroksen materiaalia koskevia asiakirjoja ja rajapintojen tartuntatestin tuloksia (kuoriutumislujuus vähintään 3 N/mm). Koekstrudoidun vaipan lisäkustannukset (30–50 % korkeampi kuin PFA) katetaan pidentämällä käyttöikää hiomasovelluksissa -tyypillisesti 2–4 kertaa pidempi kuin kaikki-PFA:t. Korkeimmissa hankausolosuhteissa (hiekkalietteet, katalyytin käsittely) kaksikerroksinen vaippa on paras saatavilla oleva fluoripolymeeriliuos, mikäli kemiallinen ympäristö ei hyökkää ETFE:tä vastaan.
