Zabudnutá korózna zóna
Procesné nádrže obsahujú tri korózne zóny: úplne ponorenú zónu, parný priestor nad kvapalinou a striekaciu zónu na rozhraní vzduch-kvapalina. Konštrukcia výmenníka tepla sa takmer výlučne zameriava na ponorenú zónu-chemické vlastnosti, teplotu a podmienky prúdenia procesnej tekutiny. Predpokladá sa, že priestor pary je benígny. nie je.
Nad horúcim kyslým kúpeľom je vzduch nasýtený kyslou hmlou a vodnou parou. Kondenzácia na chladnejších povrchoch vytvára koncentrované kvapky kyseliny. Kyslík je hojný-na rozdiel od ponorenej zóny, kde je rozpustený kyslík obmedzený. Kombinácia vysokého obsahu kyslíka, kondenzujúcej kyseliny a kolísania teploty vytvára korozívnejšie prostredie ako samotný kúpeľ. Neponorené{5}}časti výmenníka tepla-potrubia na prívod pary, spätné vedenia kondenzátu, podporné konzoly a horné časti ponorných hadov-z vonkajšej strany korodujú, zatiaľ čo ponorené časti zostávajú nedotknuté.
PTFE je imúnny voči ataku kyseliny v parnej -fáze z rovnakého dôvodu, ako je imúnny voči ataku v kvapalnej -fáze: uhlíková- väzba s fluórom nemôže byť oxidovaná, hydrolyzovaná ani s ňou inak reagovať pri akejkoľvek koncentrácii kyseliny v kvapalnej alebo parnej forme.
Mechanizmus-fázovej korózie na kovoch
Nerezová oceľ v parnej zóne nad kúpeľom s kyselinou chlorovodíkovou alebo sírovou koroduje mechanizmom zásadne odlišným od korózie ponorením. V kúpeli sa povrch kovu nepretržite zvlhčuje. Rýchlosť korózie je obmedzená difúziou reaktantov cez kvapalný film. V parnej zóne sa povrch mení medzi mokrým a suchým, keď sa tvorí kondenzát a odparuje sa.
Počas mokrej fázy kyslá hmla rozpustená v kondenzáte napáda pasívny film. Koncentrácia kyseliny v kondenzáte môže prekročiť koncentráciu kúpeľa, pretože voda sa prednostne odparuje a zanecháva za sebou koncentrované kvapky kyseliny. Počas suchej fázy kyslý zvyšok kryštalizuje. Kryštály sú hygroskopické-pohlcujú vlhkosť zo vzduchu počas nasledujúceho vlhkého obdobia a pretvárajú-koncentrovanú kyselinu na kryštálovom-kovovom rozhraní.
Cyklus mokrého-suchého cyklu a efekt koncentrácie vytvárajú lokalizovanú rýchlosť korózie 2-5-krát vyššiu ako rýchlosť nepretržitého ponorenia. Zóna rozstreku, kde kvapky kvapaliny z miešania alebo pohybu obrobku prerušovane zvlhčujú povrch, je ešte agresívnejšia. To je dôvod, prečo kovové ohrievače často zlyhávajú najskôr na rozhraní vzduch-kvapalina.
| Parameter korózie parnej zóny | Nerezová oceľ 316L | Titánová trieda 2 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Rýchlosť korózie v parnej zóne vo vzťahu k ponorenej zóne | 2-5× | 1.5-3× | 1,0× (nula v oboch) |
| Koncentrácia kyseliny kondenzátu vs. kúpeľ | 1,2-2,0× (efekt odparovania) | To isté | Žiadny efekt |
| Mokré-suché poškodenie bicyklovaním | Ťažký (pasívny rozpad filmu) | Mierne | žiadne |
| Útok splash zone | Ťažké | Mierne | žiadne |
| Stav vonkajšieho povrchu po 1 roku | Jamkové, hrdzavé-škvrny | Leptané, odfarbené | Nezmenené |
| Požiadavka na ochranný náter | Často požadované (epoxid, obal) | Niekedy sa vyžaduje | Nevyžaduje sa |
Základ imunity PTFE
PTFE sa nespolieha na pasívny film. Jeho odolnosť proti korózii je vlastná molekulárnej štruktúre. Energia disociácie väzby uhlíka-fluóru približne 485 kJ/mol prevyšuje energiu dostupnú pri akejkoľvek kondenzačnej reakcii kyseliny pri teplotách prítomných v parnej zóne (zvyčajne 30-70 stupňov). Molekuly kyseliny, či už vo forme kvapiek kvapaliny alebo pary, narážajú na povrch, ktorý neponúka žiadnu reakčnú cestu.
Hydrofóbna povaha PTFE poskytuje dodatočný ochranný mechanizmus. Kondenzujúce kvapôčky kyseliny sa hromadia na povrchu namiesto toho, aby ho zmáčali. Odkotúľajú sa alebo sa vyparujú ako samostatné kvapôčky, než aby vytvárali súvislý vodivý film. Mokré-cyklovanie za sucha, ktoré ničí kovové pasívne fólie, neovplyvňuje PTFE, pretože nie je potrebné ničiť.
Celé{0}}ponorné rúrky výmenníka tepla, zberače, externé potrubné prípojky a nosný rám- môžu byť vyrobené z PTFE alebo príslušných fluórpolymérových komponentov, čím poskytujú úplnú odolnosť vo všetkých troch koróznych zónach.
Praktický dôsledok pre životnosť ohrievača
Korózia-zón pary kovových ohrievačov často určuje celkovú životnosť. Titánová cievka, ktorá by vydržala 5 rokov na základe rýchlosti korózie ponorením, môže zlyhať za 2 až 3 roky v dôsledku vonkajších jamiek na vodoryske. Porucha je neočakávaná, pretože ponorené časti sa počas kontroly zdajú neporušené. Vonkajší útok je skrytý nad hladinou kvapaliny, viditeľný iba pri vypustení nádrže.
PTFE výmenníky nemajú žiadnu skrytú poruchovú zónu. Každá časť výmenníka, ponorená alebo odkrytá, má rovnakú chemickú odolnosť. Životnosť určuje najnáročnejšia zóna-ponorenej časti pod tlakom pary-a nie prehliadnutý mechanizmus vonkajšej korózie.
Zhrnutie
Tepelné výmenníky PTFE prežijú vystavenie zmiešaným kyslým výparom nad úrovňou kvapaliny, pretože odolnosť fluoropolyméru proti korózii sa rozširuje rovnako na kvapalnú a parnú fázu. Na rozdiel od nehrdzavejúcej ocele a titánu, ktoré sú vystavené zrýchlenému vonkajšiemu pôsobeniu kondenzujúcej kyseliny a mokrým{1}}cyklickým cyklom v parnej zóne, PTFE nie je ovplyvnený. Celý výmenník -ponorený,{4}}odkrytá parou a zóna striekania- zdieľa rovnakú chemickú inertnosť.
Eliminácia korózie v parnej{0}fáze odstraňuje mechanizmus skrytých porúch, ktorý často určuje životnosť kovových ohrievačov. Výmenníky PTFE nemajú žiadnu „zabudnutú zónu“, kde by vonkajší útok mohol nečakane skrátiť životnosť zariadenia.
Technická podpora pre špecifikáciu PTFE výmenníka tepla v slabo vetraných alebo agresívnych prostrediach s výparmi je k dispozícii po predložení chémie kúpeľa, prevádzkovej teploty, konštrukcie vetrania nádrže a akejkoľvek histórie vonkajšej korózie na súčasných ohrievačoch.
