Záhada lepiacej trubice
Počas bežnej kontroly sa technik dotkne rúrky výmenníka tepla z PTFE a zistí, že povrch je mierne lepkavý-a nie hladký, nepriľnavý{1}}pocit, ktorý sa od PTFE očakáva. Priľnavosť je rovnomerná po celej dĺžke rúrky. Neutiera sa suchou handričkou. Voda ho neodstráni. Utierka s rozpúšťadlom (acetón) ho dočasne odstráni, ale po odparení rozpúšťadla sa lepivosť vráti.
Lepivosť nie je degradáciou PTFE. PTFE sa pri degradácii nestane lepkavým-skrehnutím, prasknutím alebo prachom. Lepkavosť je povrchový kontaminant-tenká vrstva organického materiálu, ktorý sa adsorboval na povrch PTFE. Organický materiál môže pochádzať z procesnej tekutiny (rozložené prísady, oleje, zmäkčovadlá) alebo z prostredia (uhľovodíky vo vzduchu, kompresorový olej v pare).
Organický adsorpčný mechanizmus
Hoci je PTFE známy svojimi nepriľnavými{0}vlastnosťami, nie je úplne imúnny voči všetkým formám povrchovej kontaminácie. Určité organické zlúčeniny-najmä tie s dlhými uhľovodíkovými reťazcami, aromatickými kruhmi alebo polárnymi funkčnými skupinami- sa môžu adsorbovať na povrch PTFE prostredníctvom van der Waalsových síl. Adsorpcia je slabá v porovnaní s chemickou väzbou na kovoch, ale časom sa môže nahromadiť tenký film.
Film má hrúbku iba niekoľkých molekulárnych vrstiev-nanometrov, nie mikrometrov. Je neviditeľný pre oči, ale môže byť pociťovaný ako zmena povrchového trenia. Lepkavý pocit je výsledkom toho, že organický film má iný koeficient trenia ako čistý PTFE povrch.
Organické zlúčeniny môžu pochádzať z rozkladu procesných prísad (zjasňovače, zmáčadlá, stabilizátory) na povrchu horúcej rúrky. Môžu pochádzať z oleja v parnom systéme-kompresorového oleja z parných čerpadiel, chemikálií na ošetrenie kotlov alebo náterov potrubí. Môžu pochádzať z atmosféry-uhľovodíkových výparov z blízkych zariadení, výfukových plynov vozidiel nasávaných do ventilácie budovy.
| Test lepivosti | Hľadanie | Výklad |
|---|---|---|
| Utrite nasucho | Žiadna zmena | Kontaminant je adsorbovaný, nie uvoľnený |
| Oplach vodou | Žiadna zmena | Kontaminant je vo vode-nerozpustný |
| Acetónová utierka | Dočasne odstránená lepkavosť | Kontaminant je rozpustný v organickom rozpúšťadle |
| FTIR analýza zvyškov utierok | Uhľovodíkové vrcholy | Kontaminant je organický |
| Porovnanie s neexponovanou trubicou | Neexponovaná trubica nie je lepkavá | Kontaminant pochádza zo servisného prostredia |
Možnosť riešenia
Menej častou, ale závažnejšou príčinou lepkavosti povrchu je čiastočná solvatácia povrchu PTFE. Niektoré vysoko penetrujúce rozpúšťadlá-najmä pri zvýšených teplotách- môžu difundovať na krátku vzdialenosť do povrchu PTFE. Absorbované rozpúšťadlo plastifikuje vonkajšiu polymérnu vrstvu a dodáva jej jemnejší a mierne lepkavý pocit. Účinok je reverzibilný,-keď sa rozpúšťadlo odstráni (zahriatím alebo odparením), PTFE sa vráti na svoju normálnu tvrdosť.
Tento mechanizmus vyžaduje rozpúšťadlo, ktoré má určitú afinitu k PTFE a dostatočne vysokú teplotu na urýchlenie difúzie. Tento efekt môžu spôsobiť chlórované rozpúšťadlá, určité fluórované rozpúšťadlá a niektoré aromatické uhľovodíky pri teplotách nad 100 stupňov. Diagnóza sa potvrdí FTIR analýzou povrchu skúmavky alebo zahriatím vzorky a analýzou uvoľnených plynov.
Operatívna odozva
Ak lepivosť pochádza z adsorbovaných organických zvyškov, neovplyvňuje prenos tepla ani štrukturálnu integritu rúrky. Je to kozmetická záležitosť. Zvyšky je možné v prípade potreby odstrániť utieraním rozpúšťadlom počas údržby. Zabránenie jeho opakovaniu vyžaduje identifikáciu a elimináciu organického zdroja-zlepšenie filtrácie procesu, zmenu odstraňovania oleja z parného systému alebo zlepšenie vetrania.
Ak je lepivosť spôsobená čiastočným rozpustením, mala by sa prehodnotiť chémia procesu. Rozpúšťadlo spôsobujúce solvatáciu môže tiež spôsobovať napučiavanie alebo permeáciu, čo ovplyvňuje dlhodobé-mechanické vlastnosti. Môže byť potrebné znížiť prevádzkovú teplotu alebo môže byť potrebný iný druh PTFE s vyššou kryštalinitou (nižšou permeabilitou).
Zhrnutie
Povrchová lepivosť na rúrkach výmenníka tepla z PTFE je spôsobená adsorbovaným organickým zvyškom z procesnej tekutiny alebo prostredia alebo čiastočnou solvatáciou z prenikajúcich rozpúšťadiel. Test stierania rozpúšťadla a analýza FTIR rozlišujú príčinu. Adsorbované zvyšky sú kozmetické a neovplyvňujú výkon. Riešenie môže naznačovať problém s kompatibilitou vyžadujúci zmeny procesu alebo materiálu. Ani klasická degradácia PTFE, ktorá spôsobuje krehkosť, nie lepivosť.
Technická podpora pre skúmanie stavu povrchu PTFE je k dispozícii po predložení vzoriek rúrok, procesnej chémie, detailov parného systému a prevádzkovej teploty.
