Žltnúce rúrky
Počas bežnej kontroly pracovníci údržby spozorujú, že nedotknuté biele rúrky výmenníka tepla z PTFE inštalované pred dvoma rokmi zožltli-hnedo. Sfarbenie je na niektorých skúmavkách jednotné, na iných nerovnomerné. Výmenník tepla naďalej funguje podľa špecifikácie. Tlak pary a tepelný výkon sú nezmenené. Otázka: je to kozmetika, alebo to signalizuje degradáciu materiálu, ktorá ohrozuje integritu trubice?
Odfarbenie PTFE má viacero príčin, od neškodného zafarbenia povrchu až po závažnú tepelnú alebo chemickú degradáciu. Rozlíšenie medzi nimi si vyžaduje analýzu vzoru, chémie procesu a histórie prevádzkovej teploty. Nesprávna diagnostika-výmena skúmaviek, ktoré sú iba zafarbené, alebo pokračovanie v prevádzke skúmaviek, ktoré sa chemicky degradujú-má zbytočné následky na náklady alebo bezpečnosť.
Mechanizmy odfarbovania
K zafarbeniu povrchu dochádza, keď sa farebné zlúčeniny z procesného roztoku adsorbujú na povrch PTFE. Kovové ióny-železo produkujúce žlté-hnedé, meď vytvárajúce modrú-zelenú, chróm produkujúce oranžovú-sa môžu usadzovať vo forme tenkých oxidových vrstiev. Organické zlúčeniny z rozkladu zjasňovača alebo znečistenia olejom môžu vytvárať hnedasté zvyšky. Tieto škvrny sú povrchové. Neprenikajú do PTFE ani nemenia jeho mechanické vlastnosti.
Škvrnu možno často zotrieť alebo opláchnuť, čím sa potvrdí jej povrchový charakter. Ak sa škvrna neodstráni, ale povrch trubice zostane hladký a hrúbka steny sa nezmení, škvrna sa môže adsorbovať do vonkajších polymérnych vrstiev-kozmeticky, ale pretrváva.
Tepelná degradácia spôsobuje zmenu farby v dôsledku štiepenia polymérneho reťazca a oxidácie. Trvalé teploty nad 260 stupňov alebo predĺžená prevádzka v blízkosti tohto limitu spôsobujú, že PTFE zožltne a potom hnedne, pretože sa v hlavnom reťazci polyméru tvoria konjugované dvojité väzby. Skutočná tepelná degradácia je sprevádzaná zníženými mechanickými vlastnosťami. Odfarbená trubica je na dotyk tuhšia, môže vykazovať povrchové mikro-trhliny a má zníženú pevnosť v ťahu a predĺženie.
Chemický útok spôsobuje zmenu farby, pretože štruktúra polyméru sa chemicky mení. Silné redukčné činidlá, kovový sodík alebo určité organické zlúčeniny môžu odstrániť atómy fluóru z reťazca a zanechať tmavý povrch bohatý na uhlík. Chemické napadnutie je sprevádzané zdrsnením povrchu, stratou mechanickej integrity a často aj zmenou rozmerov trubice.
Tabuľka 1: Diagnostika odfarbenia PTFE trubice
| Typ odfarbenia | Farba | Vzor | Textúra povrchu | Test stierania | Mechanické vlastnosti | Odporúčaná akcia |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Farbenie železa | Žltá-oranžová | Nerovnomerné, často v blízkosti vodnej hladiny | Hladký | Čiastočne alebo úplne utiera | Normálne | Čistý; nie je potrebná výmena |
| Organický zvyšok | Hnedá, nevkusná | Jednotné alebo pruhované | Môže sa cítiť mierne lepkavý | Utierky s rozpúšťadlom | Normálne | Čistite kompatibilným rozpúšťadlom |
| Farbenie chrómom | Žltá-zelená | Jednotný, slabý | Hladký | Nedá sa ľahko zotrieť | Normálne | Kozmetické; nie je potrebná žiadna akcia |
| Mierna tepelná expozícia | Bledožltá | Uniforma | Hladký | Neutiera sa | Mierne znížené predĺženie | Znížte teplotu pary; monitorovať |
| Ťažká tepelná degradácia | Tmavo hnedá | Uniforma | Drsné, mikro-trhliny | Neutiera sa | Výrazne znížená pevnosť | Vymeňte rúrky; vyšetrovať príčinu |
| Chemický útok | Variabilné, často nepravidelné | V zónach kontaktu s chemikáliami | Hrubé, kôstkovité | Neutiera sa | Znížená | Identifikujte chemikáliu; vymeniť rúrky |
| Vystavenie UV žiareniu (-neponorené časti) | Kriedovo biela | Len nad hladinou kvapaliny | Prášok | Prášky preč | Mierna degradácia povrchu | Ochrana pred UV žiarením; prijateľné pre podporné úseky |
Hodnotenie vplyvu na výkon
Kozmetické farbenie od kovových iónov alebo organických zvyškov má zanedbateľný vplyv na prenos tepla. Vrstva škvŕn je hrubá angstromy až mikróny-oveľa tenšia ako tepelná hraničná vrstva. Celková hodnota U-nie je ovplyvnená. Rúry s kozmetickým zafarbením môžu pokračovať v prevádzke bez zníženia výkonu.
Skutočná tepelná alebo chemická degradácia znižuje hrúbku steny rúrky alebo jej mechanickú integritu. Aj keď sa prenos tepla javí ako normálny, degradované rúrky majú znížené hranice tlaku pri roztrhnutí. Rúrka, ktorá stratila 30 % svojej pevnosti v ťahu v dôsledku tepelnej degradácie, môže zlyhať pri výkyve tlaku, ktorý by zdravá rúrka prežila.
Test výkonu je vedľa testu integrity. Ak je zmena farby sprevádzaná akýmkoľvek znížením hrúbky steny, akýmkoľvek povrchovým praskaním alebo akoukoľvek merateľnou stratou pevnosti v ťahu vo vzorke, rúrky by sa mali vymeniť bez ohľadu na aktuálny výkon prenosu tepla.
Preventívne opatrenia
Farbenie železom a chrómom možno znížiť kontrolou rozpustených kovov v procesnom kúpeli. Ak je zdrojom zafarbenia samotný výmenník tepla-kovový výmenník proti prúdu-, zafarbenie sa po premene na PTFE v celom systéme zníži.
Tepelnej degradácii sa predchádza udržiavaním teploty pary v rámci menovitých limitov PTFE a zamedzením prehriatia pary. Chladič prehriatej pary alebo redukčný ventil-zaisťuje, že teplota nasýtenia parou neprekročí konštrukčnú hodnotu výmenníka.
Chemickému napadnutiu sa predchádza overením chemickej kompatibility procesu pred zavedením nových chemikálií a skúmaním akýchkoľvek zmien procesu, keď sa objaví zmena farby.
Zhrnutie
Odfarbenie rúrky výmenníka tepla z PTFE sa pohybuje od neškodného zafarbenia povrchu až po vážnu degradáciu materiálu. Diagnóza je založená na farbe, vzore, štruktúre povrchu, výsledkoch testu stierania a-v prípade pochybností-testovaní mechanických vlastností. Kozmetické farbenie neovplyvňuje výkon alebo integritu. Degradácia, ktorá mení mechanické vlastnosti, si vyžaduje výmenu trubice.
Preventívne opatrenia zahŕňajú kontrolu procesných kontaminantov, udržiavanie teploty pary v rámci limitov a overovanie chemickej kompatibility. Rúrka, ktorá je iba zafarbená, je bezpečná; rúrka, ktorá je sfarbená a skrehnutá, nie je.
Technická podpora pre hodnotenie zmeny farby PTFE trubice je k dispozícii po predložení fotografií, údajov o chémii procesu, histórie prevádzkovej teploty a akýchkoľvek meraní hrúbky steny alebo mechanických vlastností.
