Kun PFA-lämmitin rikkoutuu halkeilun vuoksi, perimmäisen syyn tunnistaminen-lämpöväsymys tai ympäristöjännityshalkeilu (ESC)-on välttämätöntä korjaavien toimenpiteiden kannalta. Stereomikroskoopilla (20–50×) tai pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (SEM, 500–5000×) havaitaan selkeitä morfologisia eroja. Lämpöväsymishalkeamat ovat suoria, yhdensuuntaisia ja tasaisin välein (1–5 mm:n etäisyydellä toisistaan), jotka kulkevat kehän suuntaisesti kiukaan ympärillä. Niissä on tylppät kärjet ja niissä näkyy juovia (rantamerkkejä) progressiivisen kasvun seurauksena. ESC-halkeamat ovat epäsäännöllisiä, haarautuvia (kuten puiden juuret) ja satunnaisesti suuntautuneita. Ne ovat peräisin pintavioista tai naarmuista, ja niissä on terävät kärjet ilman juovia. ESC-halkeamissa näkyy myös pinnan halkeamia (mikro{15}}fibrillit silloittavat halkeaman) suurella suurennuksella. Ympäröivä PFA voi ESC-tapauksissa turvota tai värjäytyä kemiallisen vaikutuksen seurauksena. Lämpöväsymishalkeamia esiintyy kuumimmalla alueella (lähellä nestelinjaa tai yläosaa); ESC-halkeamia syntyy kaikkialla, kun se joutuu kosketuksiin aggressiivisten kemikaalien kanssa. Mikroskopia erottaa ne luotettavasti.
Visuaaliset ominaisuudet 20–50-kertaisella suurennuksella
| Ominaisuus | Lämpöväsymyshalkeamat | Environmental Stress Cracking (ESC) |
|---|---|---|
| Halkeaman suunta | Kehä (lämmittimen akselin ympärillä) | Satunnainen, haarautuva, mutkitteleva |
| Halkeamien väli | Tavallinen (1–5 mm:n etäisyys toisistaan) | Epäsäännöllinen, ei kuviota |
| Halkeama polku | Suora, ei{0}}haarautunut | Haaroittuva (puu-kaltainen), juuri-kaltainen |
| Halkeilevat reunat | Sileä, tylsä | Terävä, rosoinen |
| Pintarakenne lähellä halkeamia | Sileä, voi olla hapettumisväriä (keltainen/ruskea) | Halkeilua (hienoja fibrillejä), voi sisältää kemiallisia jäämiä |
| Lähtökohta | Korkea{0}}rasitusalue (taivutus, hitsaus, rajapinta) | Pinnan naarmu, vika tai kemiallisesti vahingoittunut kohta |
| Mukana oleva vahinko | Värimuutos kuumuudesta (keltaisesta ruskeaan) | Turvotus, pehmeneminen, kemiallinen kerrostuminen |
Mikroskooppikuvat (kuvaus)
50-kertaisella suurennuksella lämpöväsymishalkeama näkyy puhtaana viivana, joka kulkee kohtisuorassa lämmittimen akseliin nähden (kehä). Reunat ovat hieman pyöristetyt (lämpöpehmenemisestä). Näkyvissä on useita samansuuntaisia halkeamia tasaisin välein. Halkeamien välinen materiaali on ehjä.
50× ESC-halkeama näkyy rosoisena, haarautuvana kuviona. Hienot mikrofibrillit (0,5–2 µm paksut) ulottuvat halkeaman läpi (halkeilevat). Halkeaman kärki on terävä. Pienemmät sivuhalkeamat haarautuvat 30–60 asteen kulmissa. Pinta voi olla valkoinen tai samea kemiallisen vaikutuksen seurauksena.
500× (SEM) lämpöväsymys näyttää juovia (rantajälkiä) halkeaman pinnalla, mikä osoittaa etenevää kasvua. ESC:ssä näkyy fibrilloitu murtumapinta, jossa on vedetyt polymeerisäikeet ja ei juovia.
Vaiheittainen erotteluprotokolla-
Puhdista viallinen lämmitinosaisopropanolilla irtojätteen poistamiseksi. Älä hankaa; huuhtele varovasti.
Tutkitaan paljaalla silmällä: Lämpöväsymishalkeamat näkyvät usein renkaina. ESC-halkeamat eivät näy ilman suurennusta.
Käytä stereomikroskooppia 20–30×. Etsi suuntaa (kehän=lämpöväsymys; satunnainen=ESC).
Tarkista, onko jähmetty: 50×, jos hienoja fibrillejä ylittää halkeama, se on ESC. Jos sileä, se on lämpöväsymistä.
Tarkista alkuperä: Jäljitä halkeama sen alkuun. Jos hitsauksessa, laipassa tai kylmässä päässä, epäile lämpöväsymistä. Jos naarmuuntunut tai kemikaalijäämä, epäile ESC:tä.
Tarkista ympäröivä alue: Värimuutos (ruskea/keltainen)=lämpöväsymys. Turvotus tai pehmeneminen=ESC.
Diagnoosin yleiset sudenkuopat
| Havainto | Väärä diagnoosi | Oikea diagnoosi | Miksi |
|---|---|---|---|
| Kehämäinen halkeama laipan lähellä | ESC | Lämpöväsymys | Laippa on jännityskeskittymä lämpökiertoa varten |
| Haaroittunut halkeama pinnan naarmussa | Lämpöväsymys | ESC | Scratch on stressin keskittäjä kemialliseen hyökkäykseen |
| Halkeama, jossa on keltaista värjäytymistä | ESC | Lämpöväsymys | Kellastuminen johtuu kuumuudesta, ei kemiallisesta |
| Halkeama, jossa valkoinen kerros | Lämpöväsymys | ESC | Sakka on kemiallista jäännöstä (suola, happo) |
| Useita yhdensuuntaisia halkeamia | ESC | Lämpöväsymys | Rinnakkais=lämpökiertovaurio |
Käytännön esimerkki
PFA-lämmitin epäonnistui 6 kuukauden kuluttua 20-prosenttisessa HCl-säiliössä 80 asteessa. Mikroskooppi (40×) paljasti haarautuvia halkeamia, jotka olivat peräisin pinnan naarmuista, halkeamia eikä värimuutoksia. Diagnoosi: ESC johtuen happohyökkäyksestä naarmuuntumiskohdassa. Ratkaisu: Estä naarmut asennuksen aikana; sileä pintakäsittely.
Toinen lämmitin epäonnistui kuumavesisäiliössä (95 astetta) 2 vuoden kuluttua. Halkeamat olivat kehämäisiä, yhdensuuntaisia, tasaisin välein, keltaisen-ruskean lämpösävyin. Diagnoosi: Lämpöväsymys. Ratkaisu: alenna lämpötilaa tai wattitiheyttä tai käytä epätasaista käämitystä.
Johtopäätös: Mikroskooppi erottaa selvästi halkeamiatyypit
Stereomikroskoopilla 20–50-kertaisella suurennuksella lämpöväsymishalkeamat erotetaan ympäristöjännityshalkeilusta suunnan (kehän suuntainen vs. satunnainen), etäisyyden (säännöllinen vs. epäsäännöllinen), haarautumien (ei ole vs. läsnä) ja halkeilun (ei mitään vs. mikroskooppiset fibrillit) perusteella. Lämpöväsymyshalkeamat liittyvät lämpö-ja niitä esiintyy korkean-rasitusjakson aikana. ESC-halkeamat ovat kemiallisia-ja vaativat pintajännityksen keskittimen. Oikea diagnoosi mahdollistaa kohdistettujen korjaavien toimenpiteiden: vähentää lämpökiertoa väsymyksen vuoksi; poista kemikaalialtistus tai stressi ESC:lle. Kaksi halkeamaa, kaksi syytä, kaksi parannuskeinoa. Katso linssin läpi, katso kuvio, korjaa ongelma. Mikroskooppi ei valehtele. Käytä sitä.
