1 mm ohuelle PFA-seinämälle hiomalietteessä nopeudella 1,5 m/s, suurin sallittu hiukkaskoko pistesyöpymisen välttämiseksi (paikallinen eroosio syvemmälle kuin 0,1 mm/vuosi) on 150–200 µm koville hiukkasille (piidioksidi, alumiinioksidi, Mohs 7–9) ja 300–40 µm hiilidioksidihiukkasille. helmiä, Mohs 3–4). Suuremmat hiukkaset aiheuttavat pistesyöpymistä, koska niiden iskuenergia (E ∝ d³ × v²) ylittää PFA:n saannon kriittisen kynnyksen. 300 µm piidioksidihiukkanen nopeudella 1,5 m/s tuottaa noin 0,5 µJ iskuenergian, joka riittää luomaan mikro-kraatterin (5–10 µm syvä) PFA-pinnalle. Toistuvat törmäykset laajentavat kraatterin kuoppaan. 1 mm:n seinässä yli 0,3 mm (30 % paksuudesta) syvemmät kuopat lyhentävät käyttöikää merkittävästi. Rajoita hiukkaskokoa pisteen muodostumisen estämiseksi<200 µm for hard abrasives, or reduce velocity to <1.0 m/s.
Iskuenergia ja pisteytyskynnys
Kriittinen hiukkaskoko d_crit on johdettu eroosiomallista: d_crit ∝ (H_PFA / (ρ_p × v²))^(1/3), jossa H_PFA on kovuus (≈ 65 Shore D, ≈ 20 MPa sisennys). Piidioksidille (ρ=2,650 kg/m³), v=1.5 m/s, d_crit ≈ 180 µm.
Suuremmat hiukkaset aiheuttavat kuoppia, koska:
Niillä on korkeampi kineettinen energia (asteikolla d³)
Ne luovat syvemmän sisennyksen (asteikot d:llä)
Niillä on taipumus iskeä suuremmissa kulmissa (vähemmän kiertoa)
1 mm:n seinälle 0,3 mm:n kuopan syvyys pienentää jäljellä olevan paksuuden 0,7 mm:iin – silti hyväksyttävä. Mutta kuopat toimivat stressin keskittäjinä. Kun kuoppaus alkaa, eroosio kiihtyy paikallisesti.
Partikkelikoon rajoitukset materiaalikohtaisesti
| Hiukkasmateriaali | Kovuus (Mohs) | Tiheys (kg/m³) | Suurin koko 1 mm seinälle (µm) nopeudella 1,5 m/s | Odotettu kuopan syvyys (µm/vuosi) | Suositus |
|---|---|---|---|---|---|
| Piidioksidihiekka | 7 | 2,650 | 150–180 | 30–50 | Hyväksyttävä |
| Alumiinioksidi | 9 | 3,900 | 100–130 | 50–80 | Marginaali |
| Piikarbidi | 9.5 | 3,200 | 80–100 | 80–120 | Ei suositella |
| Lasihelmiä | 5.5 | 2,500 | 250–300 | 10–20 | Turvallinen |
| Kalkkikivi (CaCO₃) | 3 | 2,700 | 350–400 | 5–15 | Turvallinen |
| Polymeeripelletit (HDPE) | 1–2 | 950 | >1,000 | <5 | Turvallinen |
| Hienometalli (teräs) | 5 | 7,800 | 150–200 | 20–40 | Hyväksyttävä |
| Lentotuhka | 5–6 | 2,200 | 200–250 | 15–30 | Hyväksyttävä |
Nopeuden vaikutus kriittiseen hiukkaskokoon
| Nopeus (m/s) | Kriittinen d piidioksidille (µm) | Kuopan syvyys (µm/vuosi) d=200 µm | Huomautuksia |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 400 | <5 | Turvallinen (ei kuoppia) |
| 1.0 | 250 | 10–20 | Hyväksyttävä |
| 1.5 | 180 | 30–50 | Marginaali ohuelle seinälle |
| 2.0 | 120 | 80–120 | Suuri riski 1 mm seinälle |
| 2.5 | 90 | 150–200 | Ei hyväksyttävää |
| 3.0 | 70 | 250–300 | Nopea epäonnistuminen |
Käytännön opastus 1 mm PFA-seinään
| Palveluvaatimus | Suurin hiukkaskoko | Max Velocity | Odotettu käyttöikä (vuosia) |
|---|---|---|---|
| Kovat hiukkaset (piidioksidi, alumiinioksidi) | <150 µm | 1.5 m/s | 1–2 |
| Kovia hiukkasia | <100 µm | 2.0 m/s | 1–2 |
| Kovia hiukkasia | <200 µm | 1.0 m/s | 2–3 |
| Pehmeitä hiukkasia (kalkkikivi, lasi) | <400 µm | 1.5 m/s | 3–5 |
| Kaikki hiukkaset | N/A | <0.5 m/s | 5–10 (merkittämätön eroosio) |
Esimerkki kentästä
A mining slurry contained 250 µm silica sand at 1.5 m/s. A 1 mm PFA wall heater developed pits (0.4 mm deep) after 8 months, leading to perforation at a pit. The plant installed a 2 mm wall heater (same slurry). Pitting depth was 0.2 mm after 18 months (still safe). The plant also installed a hydrocyclone to remove particles >150 µm. 1 mm:n seinälämmitin kesti sitten 3 vuotta.
Pittingin havaitseminen
Tarkista lämmittimen pinta suurennuslasilla (10–20×). Kuopat näkyvät pieninä kraattereina (halkaisija 0,2–1 mm). Mittaa kuopan syvyys syvyysmittarilla tai käyttämällä hienoa neulaa. Jos kuopan syvyys ylittää 0,3 mm 1 mm:n seinässä, suunnittele vaihto 6 kuukauden kuluessa. Jos useat kuopat ylittävät 0,5 mm, vaihda ne välittömästi.
Ylisuurien hiukkasten lieventäminen
Asenna näyttö tai suodatin upstream to remove particles >200 µm.
Vähennä virtausnopeutta20–30 % (eroosio vähenee 50–70 %).
Käytä paksumpaa seinää(2–3 mm) – mahdollistaa syvemmät kuopat ennen rei'itystä.
Käytä kulutusholkkia(PTFE, 1–2 mm), joka voidaan vaihtaa (katso artikkeli #64).
Johtopäätös: 1 mm:n seinälle nopeudella 1,5 m/s, enimmäishiukkaskoko enintään 150–200 µm koville hioma-aineille
PFA-lämmittimelle, jonka seinämä on 1 mm paksu hankaavassa lietteessä nopeudella 1,5 m/s, suurin sallittu hiukkaskoko pistesyöpymisen välttämiseksi on 150–200 µm koville hiukkasille (piidioksidi, alumiinioksidi) ja 300–400 µm pehmeille hiukkasille (kalkkikivi, lasi). Suuremmat hiukkaset aiheuttavat törmäyskraattereita (kuoppia), jotka syvenevät ajan myötä ja lävistävät ohuen seinän. Jos ylisuuria hiukkasia ei voida poistaa, lisää seinämän paksuus 2–3 mm:iin, vähennä nopeutta tai asenna kulutusholkki. 1 mm:n seinä on herkkä. Se ei kestä suuria, kovia hiukkasia. Koolla on väliä. Suodata ne pois, hidasta tai sakeuta. Lämmittimesi käyttöikä riippuu hiukkasten hallinnasta. Mittaa lietteesi, tunne hiukkaset ja suunnittele sen mukaan. Hiomakäytössä ohuet seinät ovat riskialttiita. Paksut seinät ovat turvallisempia. Valitse viisaasti.
