Selittämättömät hiukkasmäärät
PTFE-lämmönvaihtimella varustetussa puolijohteisessa märkäprosessikylvyssä hiukkasten määrä vaihtelee ajoittain. Päivien ajan hiukkasmäärät pysyvät alle 10 hiukkasta/ml 0,1 μm:n kokoalueella. Sitten ilman muutoksia prosessin kemiassa tai kiekkojen suorituskyvyssä, hiukkasten määrä nousee arvoon 50-100 hiukkasta/ml useiden tuntien ajaksi ja palaa sitten lähtötasolle.
Kaava toistuu muutaman viikon välein. Hiukkasten kemiallinen analyysi tunnistaa ne orgaaniseksi fluoripolymeeriksi -PTFE. Lähde on kylvyn sisällä. PTFE-lämmönvaihdin on ainoa upotettu fluoripolymeerikomponentti. Mutta itse putkissa ei ole näkyvää hajoamista, ohenemista eikä pinnan halkeilua. Hiukkasten lähde ei ole putket. Se on tukikomponentti.
Tukikomponenttien hajoamismekanismi
PTFE-lämmönvaihtimissa on tukilevyjä, välilevyjä, raidetangoja ja runko-osia,{0}}jotka kaikki on tyypillisesti valmistettu PTFE:stä tai erittäin{1}}puhtaista PVDF:stä. Nämä komponentit kokevat erilaiset kuormitusolosuhteet kuin putket. Ne ovat alttiina mekaaniselle kulumiselle kosketuspisteissä, taivutusväsymiselle virtauksen-aiheuttamasta tärinästä ja joissakin malleissa kierrekiinnikkeiden naarmuuntumiselle.
PTFE-tukilevy, jonka läpi putket kulkevat, kokee mikro{0}}liikettä jokaisessa putken kosketuspisteessä. Kymmenien tuhansien sekoitusjaksojen aikana putken ja tukilevyn välinen suhteellinen liike synnyttää mikroskooppisia PTFE-kulumishiukkasia. Nämä hiukkaset, tyypillisesti kooltaan 0,1-10 μm, vapautuvat kylpyyn.
Vapautuminen on ajoittaista, koska kulumishiukkasia kerääntyy kosketuspisteiden rakoihin, kunnes virtaushäiriö-lisääntynyt sekoitus, pumpun käynnistyspurkaus tai säiliön tason muutos-syrjäyttää kertyneet hiukkaset eränä. Erän vapauttaminen aiheuttaa hiukkasmääräpiikin. Piikin jälkeen hiukkasmäärät palaavat lähtötasolle, kun taas uusia kulumishiukkasia kerääntyy.
Taulukko 1: PTFE-lämmönvaihtimen komponenttien kulumishiukkasten lähteet
| Komponentti | Kulutusmekanismi | Hiukkasten vapautumiskuvio | Visuaalinen todiste | Ennaltaehkäisevä toimenpide |
|---|---|---|---|---|
| Putki-tuki-levylle | Väsynyt tärinästä | Ajoittainen erän vapauttaminen | Kiillotettuja kulumisjälkiä putkessa; valkoista jauhetta tukireiässä | Elastomeerinen insertti tai lisääntynyt välys |
| Kierteitetyt raidetangon liitokset | Närästystä kierrekontaktissa | Ajoittain lämpösyklien kanssa | Valkoista jauhetta kierteillä | PTFE kierre voiteluaine; vähennetty esikuormitus |
| Rungon kulmaliitokset | Taivutusväsymys | Ajoittain virtausmuutoksilla | Stressivalkaisu nivelissä | Säteilevät kulmat; vähentynyt rajoitus |
| Putken-otsikon-puristusliittimet | Mikro-liike holkissa | Jatkuva matala{0}}taso | Ei näy ilman purkamista | Re{0}}vääntömomentti; Bellevillen pesukone |
| Ohjauslevyn reunat | Virtauksen-indusoitu tärinä putkia vasten | Ajoittain levoton kanssa | Kiillotettu kontaktilinja | Reunan säde; lisääntynyt puhdistuma |
Hiukkasten jäljitysmetodologia
Jaksottaisen hiukkasen irtoamisen jäljittäminen tiettyyn komponenttiin vaatii järjestelmällistä eristämistä ja näytteenottoa.
Vaihe yksi: karakterisoi hiukkaset. Kerää hiukkasia suodatinkalvolle piikkitapahtuman aikana. Analysoi FTIR- tai Raman-spektroskopialla varmistaaksesi PTFE:n koostumuksen. Tutki SEM:llä määrittääksesi hiukkasten morfologia-, että kulumishiukkaset ovat epäsäännöllisiä, usein pitkänomaisia ja niissä on repeytyneet reunat. Terminen hajoamishiukkaset ovat pallomaisempia. Morfologia vahvistaa kulumismekanismin.
Vaihe kaksi: Tunnista piikin liipaisin. Korreloi hiukkasten määrän piikit prosessitapahtumiin: pumpun käynnistykset, sekoitusmuutokset, lämpötilajaksot, säiliön pinnankorkeuden muutokset. Johdonmukainen korrelaatio tunnistaa mekaanisen tapahtuman, joka syrjäyttää hiukkasia ja osoittaa kohti komponenttia, joka kokee kyseisen kuormituksen.
Vaihe 3: Tarkasta kaikki PTFE-komponentit määräaikaishuollon aikana. Tarkista tukilevyn reiät kiillotettujen kulutuspintojen varalta. Tarkista, ettei raidetangon kierteisiin ole kertynyt valkoista jauhetta. Tarkista rungon liitokset stressivalkaisun varalta. Valokuvaa ja dokumentoi kaikki havainnot.
Vaihe neljä: Eristä epäilyttävät komponentit vaihtamalla tai muokkaamalla. Vaihda epäilyttävä tukilevy uuteen. Jos hiukkaspiikit lakkaavat, komponentti vahvistetaan lähteeksi.
Ennaltaehkäisevät suunnittelumuutokset
Tukilevyn reiät voidaan varustaa ohuilla PTFE:llä tai erittäin{0}}puhtailla elastomeerisilla holkkisisäkkeillä, jotka absorboivat mikro-liikettä aiheuttamatta kulumishiukkasia. Sisäosan materiaalin tulee täyttää kylvyn puhtausvaatimukset.
Tukikehyksen kierreliitokset voidaan eliminoida hitsattujen tai lukittuvien PTFE-liitosten hyväksi. Jos kierteitä ei voida välttää, PTFE--yhteensopiva kierteiden voiteluaine vähentää naarmuja.
Vaihtimen tukirungon jäykkyyttä voidaan lisätä tärinän amplitudin vähentämiseksi tai kosketuskohtiin voidaan lisätä vaimennuselementtejä. Putkien tukemattoman jännevälin pienentäminen vähentää liikettä, joka aiheuttaa naarmuuntumista tukilevyissä.
Yhteenveto
Ajoittainen hiukkasten irtoaminen puolijohdekylvyissä voidaan jäljittää PTFE-lämmönvaihtimen tukikomponenttien hajoamiseen hiukkasten karakterisoinnin, tapahtumakorrelaation ja systemaattisen tarkastuksen avulla. Kulumahiukkaset putken naarmuista-tukiliitäntöihin{2}} tuottavat tyypillisiä ajoittaisia erän vapautuskuvioita.
Ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä ovat elastomeeriset insertit kosketuspisteissä, kierreliitosten eliminointi ja rakenteellisen jäykkyyden lisääminen. Tutkimusmenetelmä erottaa tukikomponenttien kulumisen putken vaurioitumisesta ja ohjaa korjaustyöt oikeaan paikkaan.
Teknistä tukea hiukkaslähteiden jäljittämiseen korkean{0}}puhtausluokan PTFE-lämmönvaihdinasennuksissa on saatavilla lähettämällä hiukkasmäärän trenditiedot, hiukkasanalyysitulokset, prosessin tapahtumalokit ja vaihtimen komponenttien tekniset tiedot.
