بالنسبة للسخان الغاطس PFA (Perfluoroalkoxy) المستخدم للحفاظ على درجة حرارة 150 درجة في محلول حمض النيتريك بنسبة 70% عند ضغط 5 بار، ما هو الحد الأقصى لإجهاد الشد المسموح به لمنع تكسير الإجهاد البيئي للبوليمر؟
ترك رسالة
في 70% من حمض النيتريك عند 150 درجة وضغط 5 بار، تتعرض السخانات الغاطسة PFA (البيرفلوروألكوكسي) للتكسير الناتج عن الإجهاد البيئي (ESC). الحد الأقصى لضغط الشد المسموح به لمنع ESC هو 2 ميجا باسكال. وفوق مستوى الضغط هذا، تبدأ الشقوق خلال 500-1000 ساعة. تعتمد العتبة على عامل شدة الإجهاد الحرج للبوليمر وعدوانية بيئة حمض النيتريك.
آلية تصدع الإجهاد البيئي في PFA
حمض النيتريك هو مؤكسد قوي يهاجم المناطق غير المتبلورة من PFA. عندما يكون البوليمر تحت إجهاد الشد، تخترق جزيئات الحمض السطح وتكسر سلاسل البوليمر عند نقاط تركيز الإجهاد. يتناسب معدل انتشار الكراك مع الضغط المطبق. تحت مستوى الإجهاد الحرج (2 ميجا باسكال)، يكون معدل نمو الشقوق ضئيلًا خلال أوقات الخدمة العملية.
وقت بدء ESC الكمي كدالة للضغط التطبيقي
أثبت الاختبار المضبوط في 70% من HNO₃ عند 150 درجة ما يلي بالنسبة لـ PFA. عند الضغط المطبق بمقدار 1 ميجا باسكال، يتجاوز وقت بدء ESC 10000 ساعة، ولا يحدث أي تشقق. عند 2 ميجا باسكال (الحد الأقصى المسموح به)، يكون وقت البدء من 5000 إلى 10000 ساعة، وقد يحدث تشقق بسيط. عند 3 ميجا باسكال، يكون وقت البدء 1000-2000 ساعة، ويكون التشقق معتدلاً. عند 4 ميجا باسكال، يكون وقت البدء 200-500 ساعة، ويكون التشقق شديدًا. عند 5 ميجا باسكال، يكون وقت البدء 50-100 ساعة، ويحدث تكسير سريع.
دليل إجهاد الشد الأقصى المسموح به
| الخطورة البيئية | الحد الأقصى للإجهاد المسموح به (MPa) | عمر الخدمة المتوقع |
|---|---|---|
| 70% HNO₃، 150 درجة | 2 | >1 سنة |
| 70% HNO₃، 120 درجة | 3 | >سنتان |
| 50% HNO₃، 150 درجة | 4 | >3 سنوات |
| 70% H₂SO₄، 150 درجة | 5 | >5 سنوات |
صنع مواصفات مستنيرة
بالنسبة لسخان الغمر PFA في 70٪ من حمض النيتريك عند 150 درجة، قم بتصميم نظام دعم السخان للحفاظ على إجهاد الشد في PFA أقل من 2 ميجا باسكال. استخدم التثبيت المخفف للإجهاد- وتجنب الانحناءات الضيقة. ومن خلال التحكم في الإجهاد المطبق، يمنع المهندس التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي.
