لماذا يُظهر سخان PFA الذي تم تجفيفه- لمدة دقيقتين معدل تخلل أعلى بنسبة 40% حتى بعد التبريد؟

بعد حدوث حريق جاف- (العمل في الهواء أو البخار بدون تبريد سائل) لمدة دقيقتين فقط، سيتسبب سخان PFA في حدوث ضرر دائم للبنية الدقيقة. السطح الخارجي لـ PFA هو 250 - 350 درجة مع تشابه السطح الداخلي (باتجاه القلب المعدني). لا يعود البوليمر إلى حالته السابقة حتى بعد التبريد. يؤدي التدهور الحراري إلى تكوين فجوات مجهرية (قطرها 5-50 ميكرومتر) في مصفوفة PFA، وزيادة في الحجم الحر غير المتبلور بنسبة 15-25%، وانخفاض في الوزن الجزيئي بنسبة 10-30%. تبقى هذه التعديلات على التبريد وتحسن معدل التغلغل لجميع الخدمات المستقبلية بنسبة 30-50% بشكل دائم. إذا تم تسخين السخان جافًا لمدة دقيقتين عند 300 درجة، فإن معدل اختراق حمض الهيدروكلوريك أو بخار الماء يكون أكبر بنسبة 40% من خط الأساس طوال بقية عمره، بغض النظر عن التبريد. السخان متضرر بشكل دائم وتبريده لن يتراجع عن الضرر. وينبغي استبدال هذه السخانات، وليس إعادتها إلى الخدمة الحيوية.

الأضرار الناجمة عن الحرائق الجافة المجهرية
أثناء الحريق الجاف-، يتغير PFA أربع مرات بشكل لا رجعة فيه:

انقسام السلسلة: ترتبط كسور الطاقة الحرارية C-F وC-C وتخفض الوزن الجزيئي من 300 كيلو دالتون إلى 200-250 كيلو دالتون. كلما انخفض الوزن الجزيئي، زادت حركة السلسلة وانتشارها.

تكوين الفراغات: تتبخر الرطوبة المتبقية (100-500 جزء في المليون) على الفور لتكوين فراغات كروية يبلغ قطرها 5-50 ميكرومتر. الفراغات هي اختصارات للجزيئات الدائمة.

توسع الطور غير المتبلور: ذوبان جزئي وإعادة بلورة المناطق غير المتبلورة إلى بنية أكثر انفتاحًا، مما يؤدي إلى زيادة الحجم الحر بنسبة 15-25٪.

الأكسدة السطحية: خارج 50 - 100 ميكرومتر تنتج طبقة أكسيد هشة (مجموعات الكربونيل والكربوكسيل). عندما تبرد، تنكسر هذه الطبقة، مما يوفر ممرات أخرى.

تكون هذه التعديلات دائمة، حيث لا يمكن للبوليمر عند درجة حرارة أقل من 300 درجة إعادة-الربط-أو إصلاح الوظائف الشاغرة. لا تحتوي درجات حرارة العمل العادية (100-200 درجة) على طاقة كافية لإعادة -تشابك السلسلة أو إغلاق الفراغ.

زيادة في معدل التخلل بعد الحريق الجاف (تم الاختبار عند درجة حرارة 80 درجة، 30% حمض الهيدروكلوريك)
وقت الحريق الجاف (دقيقة) أقصى درجة حرارة للغمد (درجة) فقدان الوزن (٪) كثافة الفراغ (الفراغات / مم 2) معدل التخلل (جم / م 2 • يوم) الزيادة عن خط الأساس (٪)
0 (خط الأساس) 80 0% 0 0.8-1.2 0% 0.5 (30 ثانية) 180 2-5%<10 0.9-1.4 10-15% 1.0 230 5-10% 10-50 1.1-1.7 30-40% 2.0 280 10-15% 50-150 1.3-2.0 40-60% 3.0 310 15-20% 100-300 1.6-2.5 70-100%
5.0 340 (ذوبان) 20-30% 500+ 2.5-4.0 150-250%
يتم زيادة معدل تخلل السخان الجاف-الذي يتم تشغيله لمدة دقيقتين (الذروة 280 درجة) بنسبة 40-60% لفترة غير محدودة. ولا يتعافى المعدل بعد 1000 ساعة من التشغيل الرطب العادي.

لماذا لا يستعيد التبريد مقاومة النفاذية؟
يؤدي التبريد إلى تقليص حجم البوليمر دون إغلاق الفراغات أو استعادة الوزن الجزيئي. هذه الثقوب دائمة لأن سلاسل البوليمر التي كانت تشغل هذا الحجم قد ذابت في قليلات قليلة متطايرة هربت. لا شيء لسد الفجوة. تمت إعادة توجيه السلاسل إلى عبوات أقل كثافة أثناء رحلة درجة الحرارة المرتفعة مما أدى إلى توسع دائم في الحجم الحر غير المتبلور. إنه مثل تلدين المعدن-فإنك تؤثر بشكل دائم على البنية المجهرية." على عكس المعادن، لا يمكن إعادة تلدين PFA-لعكس الضرر نظرًا لأن الضرر يتضمن انهيارًا كيميائيًا (انقسام السلسلة) بالإضافة إلى إعادة الترتيب الفيزيائي.

اكتشاف حريق جاف سابق-.
إذا كنت تشك في أن المدفأة قد تم تشغيلها بشكل جاف-(حتى لفترة قصيرة)، فستثبت ثلاث اختبارات الضرر الدائم:

الفحص المجهري: قم بتقطيع مقطع عرضي لجدار PFA-. تتم ملاحظة الفراغات على شكل دوائر سوداء (5-50 ميكرومتر) بتكبير 200-500×. تشير التجاويف المرئية إلى ضرر مزمن.

قياس الكثافة: كثافة PFA غير التالفة 2.13-2.16 جم/سم3. الفراغات في المناطق الجافة المحروقة بكثافة PFA تبلغ 2.05-2.10 جم/سم3. تعتبر الفراغات مهمة إذا انخفضت الكثافة بنسبة 2٪.

اختبار التخلل: قارن معدل تخلل حمض الهيدروكلوريك الفعلي للسخان بمعايير الشركة المصنعة. يؤكد الارتفاع بنسبة 30% على وجود حريق جاف سابق-.

1. قرار الاستبدال
بالنسبة للسخان الذي تم تسخينه جافًا لمدة دقيقتين أو أكثر:

الخدمة الكيميائية الحرجة (أشباه الموصلات، الأدوية) - يتم استبدالها على الفور. سيكون التآكل الأساسي المبكر وتلوث الحمام ناتجًا عن زيادة بنسبة 40٪ في معدل الاختراق.

الخدمة الصناعية غير-الحرجة: استخدمها حتى يتجاوز معدل التغلغل قيود العملية. يجب فحص مقاومة العزل بشكل دوري. توقع عمرًا أقصر بنسبة 30-50 بالمائة.

وجود بثور أو ذوبان. استبدل السخان على الفور.

حقل المثال
قام أحد مصانع الطلاء باستنزاف الخزان عن غير قصد مع تنشيط سخان PFA. جف السخان لمدة 3 دقائق (الذروة المقدرة 290 درجة) قبل أن يتم إغلاقه من قبل المشغلين. تبدو إعادة التعبئة والسخان طبيعيًا من الخارج (لا توجد بثور واضحة). ومع ذلك، بعد 4 أشهر، تعرض المدفأة لعطل أرضي. أظهر تحقيق ما بعد الفشل - وجود نسبة عالية من الفراغ الدقيق في جدار PFA (150 فراغًا / مم 2) وزيادة تغلغل حمض الهيدروكلوريك بمقدار 3 ×، مما يؤدي إلى تآكل اللب المعدني. سخان جاف-من نفس الدفعة استمر لمدة 3 سنوات أطول. كان من المفترض أن يتم إيقاف السخان الجاف- عن العمل، وليس إعادته إلى الخدمة.

الاستنتاج: يؤدي الحريق الجاف- إلى زيادة دائمة في النفاذية بنسبة 30-50%
يظهر تلف البنية المجهرية الدائمة في سخان PFA الجاف-الذي يتم تشغيله لمدة دقيقتين (ذروة درجة حرارة الغمد 280 درجة ): انقسام السلسلة (10-15% فقدان الوزن الجزيئي)، وتكوين الفراغات (50-150 فراغ/مم 2 ) وارتفاع الحجم الحر غير المتبلور. وحتى بعد التبريد لأجل غير مسمى، فإن معدل الاختراق هو 40-60% أعلى من خط الأساس. السخان لا يعود. استبدله على الفور بالخدمة الحيوية. بالنسبة إلى-الخدمة غير الحرجة، راقب عن كثب وتوقع عمرًا أقصر. لا تثق في أن فراغات الفحص البصري ضئيلة للغاية. يمكن أن يتلف السخان بشكل لا يمكن إصلاحه حتى لو كان يبدو جيدًا. قم بإشعال النار فيه مرة واحدة، ولا تثق به تمامًا. استبدال أو خفض معدل. الفراغ أبدي.