Saastumisreitti Kukaan ei valvo
Tarkkuussinkityslinja tuottaa tasaisia kirkkaita kerrostumia kuukausia. Yhtäkkiä esiin tulee osia, joissa on hydrofobisia pisteitä, huono tarttuvuus ja sameita kirkkaita raitoja. Kylpyanalyysi osoittaa normaaleja metallipitoisuuksia. Orgaaninen kontaminaatiotesti paljastaa mineraaliöljyn pitoisuudella 15 ppm-reilusti koristepinnoituksen 5 ppm kynnyksen yläpuolella. Lähdettä ei ole jäljitetty pinnoituskemikaaliin, työkappaleisiin eikä huuhteluveteen. Lähde on höyryjärjestelmä.
Laitoskattilassa käytetään kemialliseen käsittelyyn höyrysuutinta. Viallisesti toimiva injektori yliannosti kalvon muodostavaa amiinin korroosionestoainetta höyryyn. Kemikaali kuljetti höyryn mukana lämmönvaihtimeen, kondensoitui putkien sisään ja löysi reitin ruostumattoman teräksen kierukan seinämän mikroskooppisten korroosiokuoppien läpi pinnoituskylpyyn.
Tämä kontaminaatioreitti on käyttäjille näkymätön. Höyrynpaine pysyy tasaisena. Normaalilla valvonnalla ei havaita vuotoa. Kuitenkin korroosiokuopat, jotka kehittyvät jokaiseen metalliseen lämmönvaihtimeen ajan myötä, luovat kapillaarireittejä, jotka ovat riittävän suuria, jotta liuenneet orgaaniset aineet pääsevät läpi, vaikka ne olisivat liian pieniä kuljettamaan nestemäistä vettä mitattavissa olevilla nopeuksilla.
Pinhole-kuljetusmekanismi
Höyrykäytössä olevissa metallisissa lämmönvaihtimissa syntyy korroosiokuoppia sisäpintaan liuenneesta hapesta, hiilidioksidista ja kattilaveden käsittelykemikaaleista. Jopa kunnollisella kondenssiveden käsittelyllä, vuosikymmen-vanha ruostumaton teräskela sisältää tuhansia mikroskooppisia kuoppia.
Nämä kuopat eivät aiheuta havaittavia vuotoja normaalin hydrostaattisen testauksen aikana. Kuoppa, joka tunkeutuu 80 % seinämän paksuuden läpi, ei vuoda mitään. Kuoppa, joka läpäisee 95 % vuotoja mikrolitraa päivässä, -joita ei voida havaita tasonmuutoksen tai paineen laskun perusteella tyypillisissä teollisissa instrumenteissa.
Nämä lähellä{0}}läpi-seinää olevat kaivot ovat kuitenkin avoimia kapillaareja höyrypuolelle. Kun höyry kuljettaa liuenneita orgaanisia aineita -öljyä edestakaisista höyrypumpuista, amiininkäsittelykemikaaleja, haihtuvia korroosionestoaineita-, nämä yhdisteet kondensoituvat kaivon sisällä. Konsentraatiogradientit ohjaavat diffuusion jäljellä olevan ohuen metallikalvon läpi prosessihauteeseen.
Kuljetusnopeus on minuutti, mutta se on jatkuvaa. Viikon käytön aikana kylpyyn kerääntyy milligrammaa orgaanista kontaminaatiota. Kun pitoisuus on 15 ppm 8 000 -litran hauteessa, kokonaiskontaminaatio on 120 grammaa – määrä, joka kulkeutuu helposti kapillaaridiffuusiolla pinnoituskylvyn viipymäajan aikana kaatopaikkojen välillä.
Taulukko 1: Risti-kontaminaatioesteen vertailu (vanhentuneet lämmönvaihtimet, 5 vuotta käytössä)
| Kontaminaatioparametri | Ruostumaton teräs 316L (5 vuotta) | Titanium Grade 2 (5 vuotta) | PTFE (5 vuotta) |
|---|---|---|---|
| Sisäpinnan kunto | Kuoppainen (100-500 kuoppaa/cm²) | Kohtalainen kuoppaus (20-50 kuoppia/cm²) | Tasainen, muuttumaton |
| Lähellä-läpi-seinän tiheys | 5-20 kaivoa/m² | 2-5 kaivoa per m² | Nolla |
| Orgaaninen diffuusioreitti | Kapillaaridiffuusio kuopan pohjan läpi | Kapillaari diffuusio | Ei mitään (nolla huokoisuus) |
| Mitattavissa oleva orgaaninen siirtonopeus | 5-20 mg/m²/vrk (tyypillinen) | 2-8 mg/m²/vrk | 0 mg/m²/päivä |
| Orgaaninen kertyminen kylpyyn 90 päivän aikana | 5-25 ppm (riippuen kelan alueesta) | 2-10 ppm | 0 ppm |
| Esteen eheys lämpösyklin jälkeen | Pahenee (lämpöjännitys kasvattaa kuoppia) | Pahentaa | Muuttumaton |
Läpäisemätön PTFE-este
PTFE on ei--huokoinen molekyylitasolla. Fluoripolymeerirakenne ei sisällä toisiinsa liittyviä tyhjiä tiloja, ei raerajoja eikä kiteisiä vikoja, jotka muodostavat kapillaarireittejä. Pienetkään orgaaniset molekyylit eivät voi tunkeutua putken seinämän läpi teollisissa sovelluksissa havaittavissa olevalla nopeudella.
Mineraaliöljyn läpäisynopeus 1 mm PTFE:n läpi 143 asteessa on käytännössä nolla. Mineraaliöljyn (C15-C40) alkaaniketjujen molekyylikoko on aivan liian suuri kulkeakseen fluoripolymeerimatriisin vapaiden tilavuuselementtien läpi. Amiinikorroosionestoaineet, joiden molekyylipaino on 200-400 g/mol, eivät myöskään voi läpäistä.
Tämä este ei ole riippuvainen passiivisen kalvon ylläpitämisestä tai korroosion välttämisestä. Se liittyy materiaalin rakenteeseen. PTFE-putkella, joka on ollut höyrykäytössä kymmenen vuoden ajan, on sama läpäisevestävyys kuin uudella putkella. Ei muodostu kuoppia. Ei kehity kapillaareja. Este on pysyvä.
Kattilan kemiallinen yhteensopivuus
Läpäisemätön este antaa vapauden kattilavedenkäsittelyn valinnassa. Metalliset lämmönvaihtimet rajoittavat kattilan kemiaa, koska patterin sisäpintaa koskettavat käsittelykemikaalit voivat olla yhteensopimattomia ulkopuolen prosessikylvyn kanssa. Kattilaputkia suojaava kalvokalvo voi saastuttaa nikkelipinnoituskylvyn, jos se kulkeutuu kelavaurioiden kautta.
PTFE-lämmönvaihtimet poistavat tämän rajoituksen. Kattila voidaan käsitellä millä tahansa kattilan vaatimalla kemialla riippumatta prosessikylvyn kemiasta. PTFE-seinä eristää kaksi ympäristöä täysin. Prosessiinsinööri määrittelee kylpykemian pinnoitussuorituskyvylle. Kattilainsinööri määrittelee höyrykemian kattilan suojaukseen. Kumpikaan päätös ei rajoita toista.
Kenttävahvistus koristepinnoituslaitoksesta
Koristeellisessa sinkki-nikkelipinnoituslaitoksessa tapahtui neljä orgaanista kontaminaatiota kolmen vuoden aikana, joista jokainen johtui höyryjärjestelmän kemian muutoksista. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut lämmönvaihtimet paine{2}}testattiin jokaisen tapahtuman jälkeen, ja ne läpäisivät-ei havaittavaa vuotoa. Saastumisen katsottiin johtuvan kapillaarikuljetuksesta korroosiokuoppien läpi.
Laitos korvasi ruostumattomasta teräksestä valmistetut patterit PTFE-lämmönvaihtimilla. Neljän vuoden aikana ei ole tapahtunut orgaanista kontaminaatiota huolimatta kattilan käsittelykemian kahdesta lisämuutoksesta kyseisenä ajanjaksona. PTFE-este eliminoi kontaminaatioreitin, jota painetestaus ei pystynyt havaitsemaan.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihtimet estävät öljyn ja orgaanisten epäpuhtauksien siirtymisen höyryjärjestelmistä prosessikylpyihin tarjoamalla molekyylisesti läpäisemättömän putken seinämän, joka ei kehitä korrodoituneille metalliputkille ominaisia kapillaarireittejä. Lähellä-läpi-seinän metallikäämissä olevat korroosiokuopat kuljettavat orgaanisia molekyylejä nopeuksilla, jotka ovat liian pieniä havaittaviksi normaalilla vuototestillä, mutta riittävät saastuttamaan herkät pinnoituskylpyt.
PTFE:n pysyvä esteen eheys eliminoi tämän kontaminaatioreitin ja erottaa kattilaveden käsittelypäätökset prosessikylvyn puhtausvaatimuksista. Kattila ja kylpyamme voidaan optimoida itsenäisesti ilman ristikontaminaation riskiä.
Tekninen analyysi PTFE-lämmönvaihtimen jälkiasennuksesta kontaminaatio{0}}herkissä pinnoitusoperaatioissa on saatavilla, kun toimitetaan nykyinen patamateriaali ja ikä, höyryjärjestelmän käsittelykemia ja kaikki historialliset selittämättömät orgaaniset kontaminaatiotapahtumat.
