Keltaiset putket
Huoltohenkilöstö havaitsee rutiinitarkastuksen aikana, että kaksi vuotta sitten asennetut koskemattoman valkoiset PTFE-lämmönvaihdinputket ovat muuttuneet keltaisiksi{0}}ruskeiksi. Värimuutos on joissakin putkissa tasainen, toisissa hajanainen. Lämmönvaihdin toimii edelleen ohjeiden mukaan. Höyrynpaine ja lämmöntuotto pysyvät ennallaan. Kysymys: onko tämä kosmeettinen vai osoittaako se materiaalin heikkenemistä, joka uhkaa putken eheyttä?
PTFE:llä on useita syitä, jotka vaihtelevat vaarattomasta pinnan värjäytymisestä vakavaan lämpö- tai kemialliseen hajoamiseen. Niiden erottaminen edellyttää kuvion, prosessikemian ja käyttölämpötilahistorian analysointia. Väärällä diagnoosilla-vain värjäytyneiden putkien korvaaminen tai kemiallisesti hajoavien putkien käytön jatkaminen-on tarpeettomia kustannuksia tai turvallisuusvaikutuksia.
Värinmuutosmekanismit
Pintavärjäytyminen tapahtuu, kun värilliset yhdisteet prosessiliuoksesta adsorboituvat PTFE-pintaan. Metalli-ionit-rautaa muodostavat keltaista-ruskeat, kuparia tuottavat sinistä-vihreät, kromia tuottavat oranssit-voivat kerrostua ohuina oksidikalvoina. Orgaaniset yhdisteet kirkasteiden hajoamisesta tai öljyn saastumisesta voivat muodostaa ruskehtavia jäämiä. Nämä tahrat ovat pinnallisia. Ne eivät tunkeudu PTFE:hen eivätkä muuta sen mekaanisia ominaisuuksia.
Tahra voidaan usein pyyhkiä tai huuhdella pois, mikä vahvistaa sen pinnallisen luonteen. Jos tahra ei pyyhi pois, mutta putken pinta pysyy tasaisena ja seinämän paksuus pysyy muuttumattomana, värjäys voi adsorboitua uloimpiin polymeerikerroksiin, -kosmeettisia mutta pysyviä.
Terminen hajoaminen aiheuttaa värimuutoksia polymeeriketjun katkeamisen ja hapettumisen kautta. Jatkuvat yli 260 asteen lämpötilat tai pitkittynyt käyttö lähellä tätä rajaa saa PTFE:n kellertämään ja sitten ruskeaksi, kun polymeerirunkoon muodostuu konjugoituja kaksoissidoksia. Todelliseen lämpöhajoamiseen liittyy heikentyneet mekaaniset ominaisuudet. Värjääntynyt putki tuntuu jäykemmältä, pinnalla voi olla mikro-halkeamia, ja sen vetolujuus ja venymä ovat heikentyneet.
Kemiallinen hyökkäys aiheuttaa värimuutoksia, kun polymeerin rakenne muuttuu kemiallisesti. Voimakkaat pelkistimet, metallinatrium tai tietyt orgaaniset yhdisteet voivat irrottaa fluoriatomeja ketjusta, jolloin muodostuu hiili-rikkaan, tummentunut pinta. Kemialliseen hyökkäykseen liittyy pinnan karhentuminen, mekaanisen eheyden menetys ja usein putken mittojen muutos.
Taulukko 1: PTFE-putken värimuutosdiagnoosi
| Värimuutostyyppi | Väri | Kuvio | Pintarakenne | Pyyhi testi | Mekaaniset ominaisuudet | Suositeltu toimenpide |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Raudan värjäys | Keltainen{0}}oranssi | Hajanainen, usein lähellä vesirajaa | Sileä | Pyyhii pois osittain tai kokonaan | Normaali | Puhdas; vaihtoa ei tarvita |
| Orgaaninen jäännös | Ruskea, tahmea | Tasainen tai raidallinen | Saattaa tuntua hieman tahmealta | Pyyhitään liuottimella | Normaali | Puhdista yhteensopivalla liuottimella |
| Kromivärjäys | Keltainen-vihreä | Yhdenmukainen, heikko | Sileä | Ei pyyhi helposti pois | Normaali | Kosmeettiset tuotteet; toimenpiteitä ei tarvita |
| Lievä lämpöaltistus | Vaalean keltainen | Univormu | Sileä | Ei pyyhi | Hieman vähentynyt venymä | Alenna höyryn lämpötilaa; seurata |
| Vakava lämpöhajoaminen | Tummanruskea | Univormu | Karkea, mikro{0}}halkeamia | Ei pyyhi | Voimakkuus vähentynyt merkittävästi | Vaihda putket; tutkia syytä |
| Kemiallinen hyökkäys | Vaihteleva, usein hajanainen | Kemiallisilla kosketusalueilla | Karkea, kuoppainen | Ei pyyhi | Vähennetty | Tunnista kemikaali; vaihda putket |
| UV-altistus (ei--upotetut osat) | Kalkkimainen valkoinen | Vain nestepinnan yläpuolella | Jauhemainen | Jauheet pois | Pientä pinnan heikkenemistä | UV-suoja; hyväksyttävä tukiosille |
Suorituskykyvaikutusten arviointi
Metalli-ioneista tai orgaanisista jäännöksistä tapahtuvalla kosmeettisella värjäytymisellä on mitätön vaikutus lämmönsiirtoon. Tahrakerros on angströmistä mikrometriin paksu-paljon ohuempi kuin lämpörajakerros. Koko U--arvo ei muutu. Kosmeettisesti värjätyt putket voivat jatkaa käyttöä ilman vähennystä.
Todellinen lämpö- tai kemiallinen hajoaminen vähentää putken seinämän paksuutta tai sen mekaanista eheyttä. Vaikka lämmönsiirto näyttäisi normaalilta, heikentyneet putket ovat pienentyneet murtumispainemarginaalit. Putki, joka on menettänyt 30 % vetolujuudestaan lämpöhajoamisen vuoksi, voi epäonnistua paineen nousussa, jonka terve putki selviäisi.
Suorituskykytesti on toissijainen eheystestiin nähden. Jos värjäytymiseen liittyy näytteen seinämän paksuuden pienenemistä, pinnan halkeilua tai mitattavissa olevaa vetolujuuden menetystä, putket on vaihdettava nykyisestä lämmönsiirtokyvystä riippumatta.
Ennaltaehkäisevät toimenpiteet
Raudan ja kromin värjäytymistä voidaan vähentää kontrolloimalla liuenneita metalleja prosessikylvyssä. Jos värjäytyslähde on itse lämmönvaihdin-metallinen vaihdin ylävirtaan-, värjäys vähenee PTFE:ksi muuntamisen jälkeen koko järjestelmässä.
Terminen hajoaminen estetään pitämällä höyryn lämpötila PTFE:n nimellisrajoissa ja välttämällä höyryn ylikuumenemista. Jäähdyttimen tai painetta{1}}alennusventtiili varmistaa, että höyryn kyllästymislämpötila ei ylitä vaihtimen suunniteltua arvoa.
Kemialliset hyökkäykset estetään varmistamalla prosessikemian yhteensopivuus ennen uusien kemikaalien käyttöönottoa ja tutkimalla mahdolliset prosessimuutokset, kun värimuutoksia ilmaantuu.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihdinputken värimuutos vaihtelee vaarattomasta pinnan värjäytymisestä vakavaan materiaalin heikkenemiseen. Diagnoosi perustuu väriin, kuvioon, pintarakenteen, pyyhintätestien tuloksiin ja -epävarmoissa tapauksissa-mekaanisten ominaisuuksien testaukseen. Kosmeettinen värjäys ei vaikuta suorituskykyyn tai eheyteen. Mekaanisia ominaisuuksia muuttava hajoaminen vaatii putken vaihtoa.
Ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä ovat prosessin epäpuhtauksien hallinta, höyryn lämpötilan pitäminen rajoissa ja kemiallisen yhteensopivuuden varmistaminen. Putki, joka on vain tahrattu, on turvallinen; putki, joka on värjäytynyt ja hauras, ei ole.
Teknistä tukea PTFE-putkien värimuutosten arvioinnille on saatavilla lähettämällä valokuvat, prosessikemialliset tiedot, käyttölämpötilahistoria ja kaikki seinämän paksuuden tai mekaanisten ominaisuuksien mittaukset.
