Nie, ohrievač PFA nie je možné použiť na ohrev roztaveného dusičnanového soľného kúpeľa na 250 stupňov, dokonca ani s vrstvou uvoľňujúcou nitrid bóru (BN). Teplota nepretržitého používania PFA je 200–220 stupňov; pri 250 stupňoch polymér zmäkne (modul klesne pod 50 MPa) a začne sa rozkladať. Povlak BN (ktorý je sám o sebe stabilný pri 500 stupňoch) nemôže zabrániť topeniu alebo tečeniu podkladovej PFA pod hydrostatickým tlakom soli. Po niekoľkých hodinách pri teplote 250 stupňov sa PFA zdeformuje, vytvorí bubliny alebo uvoľní toxické plyny (HF, COF₂). Pre tavné soľné kúpele s teplotou 250 stupňov a viac použite kovové ohrievače (Incoloy 800H, Inconel 600 alebo nehrdzavejúca oceľ 316L s ochrannou vrstvou oxidu) alebo keramické ohrievače (karbid kremíka). PFA nie je vhodný pre žiadnu aplikáciu nad 220 stupňov, bez ohľadu na povrchové nátery.
Prečo náter BN nepomáha
Uvoľňovacia vrstva z nitridu bóru (hrúbka 0,1–0,5 mm, nanášaná striekaním alebo natieraním) je porézna. Nedokáže utesniť PFA od agresívnej roztavenej soli. Pri 250 stupňoch soľ prenikne do povlaku a dostane sa do kontaktu s PFA. PFA mäkne pri 230 stupňoch (bod mäknutia podľa Vicata) a topí sa pri 305 stupňoch, ale tečenie a deformácia sa výrazne stávajú hlboko pod bodom topenia. Okrem toho dusičnanové soli oxidujú. Pri 250 stupňoch pomaly napadnú chrbticu PFA, čo spôsobí rozštiepenie reťaze. Povlak BN môže znížiť priľnavosť soli (uľahčuje čistenie), ale neznižuje teplotu na povrchu PFA. Samotný náter neposkytuje tepelnú izoláciu; PFA stále vidí 250 stupňov.
Tepelné limity PFA v roztavenej soli
| Teplota (stupeň) | Stav PFA | Deformácia pod zaťažením 0,1 MPa (tečenie) | Kompatibilita s dusičnanovou soľou | Vhodnosť |
|---|---|---|---|---|
| 200 | Dobré (stredné dotvarovanie) | <1% strain per week | Prijateľné krátkodobo- | Prinajlepšom okrajová |
| 220 | Znížená pevnosť | 2-5% záťaž za týždeň | Okrajové | Neodporúča sa |
| 230 | Zmäkčenie (Vicat) | 10 – 20 % záťaže za deň | Zlý (chemický útok) | Nie |
| 250 | Rozkladajúci sa | Rýchla deformácia | Silný útok (HF uvoľnenie) | Nie |
| 280 | Topenie | Toky | Rozklad | Nie |
Vhodné vykurovacie materiály pre roztavenú dusičnanovú soľ pri 250 stupňoch
| Materiál | Maximálna teplota ( stupeň ) | Odolnosť proti korózii soli | náklady | Odporúčané |
|---|---|---|---|---|
| Incoloy 800H | 550 | Dobrý (tvorí ochranný oxid) | Mierne | áno |
| Inconel 600 | 600 | Dobre | Vysoká | áno |
| Nerezová oceľ 316L | 450 | Mierne (môže jamky) | Nízka | Áno (opatrne) |
| Karbid kremíka (SiC) | 1,000 | Výborne | Vysoká | áno |
| PFA + BN povlak | 220 | Slabé (PFA zlyhá) | Nízka | Nie |
Príklad poľa
Výskumné laboratórium sa pokúsilo použiť ohrievač PFA s nástrekom BN v kúpeli 60/40 NaNO₃/KNO₃ pri 250 stupňoch. Vložil sa ohrievač a soľ sa roztopila. Do 2 hodín sa výkon ohrievača znížil a bol zistený silný zápach HF. Ohrievač bol odstránený; PFA zmäkla a deformovala sa do cibuľovitého tvaru a povlak BN sa odlupoval. Laboratórium prešlo na plášťový ohrievač Incoloy 800H (bez povlaku). Kovový ohrievač fungoval bez problémov 2+ rokov. Náklady na ohrievač Incoloy boli 2× ohrievač PFA, ale poruche sa predišlo.
Krátkodobá{0} výnimka (neodporúča sa)
Pre jednu krátku expozíciu (<1 hour) at 250°C, such as a one-time experiment, a PFA heater might survive without immediate catastrophic failure if the salt is not flowing (static). However, the PFA will be permanently damaged (yellowed, embrittled, thinned) and cannot be reused. This is not an acceptable engineering practice for continuous or repeated service.
Záver: Nepoužívajte PFA nad 220 stupňov, dokonca ani s povlakom BN
Ohrievač PFA nie je možné použiť na ohrev roztaveného dusičnanového soľného kúpeľa na 250 stupňov, dokonca ani s vrstvou uvoľňujúcou nitrid bóru. PFA zmäkne, plazí sa, rozloží sa a zlyhá v priebehu niekoľkých hodín. Povlak BN znižuje priľnavosť, ale nechráni polymér pred teplotou. Na obsluhu roztavenej soli pri teplote 250 stupňov a vyššej použite kovové ohrievače (Incoloy, Inconel) alebo keramické ohrievače (SiC). Teplotný limit PFA je absolútny. Žiaden povlak ho nedokáže predĺžiť. Rešpektujte limit: maximálne 220 stupňov. Okrem toho PFA nie je možnosťou. Roztavená soľ je horúca, ale PFA je teplejšia (a zlyháva). Prejdite na kov. Váš proces bude bezpečný. Váš ohrievač vydrží. To je posledné slovo. Žiadne skratky. Žiadne nátery. Len ten správny materiál.
