Pre 20 % roztok kyseliny fluorovodíkovej (HF) pri 40–60 stupňoch je maximálna povolená rýchlosť prúdenia na udržanie erózie 2 mm PFA steny pod 0,1 mm/rok 1,5–2,0 m/s. Na rozdiel od suspenzií kremičitého piesku samotný HF neobsahuje pevné častice; je to kvapalina. Erózia z čistej kvapaliny (bez pevných látok) je zanedbateľná bez ohľadu na rýchlosť, pretože na povrch nenarážajú žiadne častice. Ide o eróziu zpevné časticektoré môžu byť prítomné v roztoku HF (napr. fluoridy kovov, oxid kremičitý z rozpustenia skla). Ak je HF čistý (bez pevných látok), rýchlosť prúdenia môže byť až 5 m/s bez merateľnej erózie. Ak HF obsahuje suspendované pevné látky (typické v moriacich kúpeľoch, kde sa zrážajú fluoridy kovov), rýchlosť erózie sa riadi rovnakými pravidlami ako pre akúkoľvek abrazívnu suspenziu (pozri článok #72). Pre čistý 20 % HF nie je limitom erózia, ale chemická permeácia. Pre HF s pevnými látkami obmedzte rýchlosť na 1,5–2,0 m/s pre eróziu 0,1 mm/rok.
Erózia vs. chemická permeácia vo vysokofrekvenčných službách
| Parameter | Čistý 20% HF (bez pevných látok) | 20 % HF + 1 % pevných látok (napr. CaF₂, MgF₂) |
|---|---|---|
| Dominantný degradačný mechanizmus | Permeácia (chemická) | Erózia + permeácia |
| Rýchlosť priepustnosti (2 mm, 60 stupňov) | 0,5–1,0 g/m²·deň | 0,5–1,0 g/m²·deň (nezmenené) |
| Rýchlosť erózie pri 2 m/s (mm/rok) | <0.01 (negligible) | 0.08–0.12 |
| Rýchlosť erózie 3 m/s | <0.01 | 0.20–0.30 |
| Rýchlosť erózie 4 m/s | <0.01 | 0.40–0.60 |
| Maximálna rýchlosť pre eróziu 0,1 mm/rok | >10 m/s | 1.8–2.2 m/s |
Erózia častíc vo vysokofrekvenčných moriacich kúpeľoch
Pri morení ocele HF (pre nehrdzavejúcu oceľ) kúpeľ obsahuje rozpustené fluoridy železa a chrómu. Niektoré sa môžu vyzrážať ako jemné častice (1–10 µm). Tieto častice môžu erodovať PFA pri vysokých rýchlostiach. Rýchlosť erózie pre 5 µm častice je nižšia ako pre 100 µm častice (pozri článok #72). Pre častice menšie ako 10 µm je rýchlosť erózie 0,01–0,05 mm/rok pri rýchlosti 2 m/s – zanedbateľné. Pre väčšie častice (z kontaminácie vodného kameňa alebo skla) môže byť erózia významná.
Maximálna rýchlosť pre čisté HF (bez pevných látok)
| HF koncentrácia | Teplota (stupeň) | Dominantné opotrebenie | Maximálna rýchlosť (m/s) | Limitujúci faktor |
|---|---|---|---|---|
| 20% | 40 | Permeácia | Bez obmedzenia (priestupnosť nezávislá od rýchlosti) | Hrúbka steny |
| 20% | 60 | Permeácia | Bez obmedzenia | Hrúbka steny |
| 20% | 80 | Permeácia | Bez obmedzenia | Hrúbka steny (korózia) |
| 30% | 60 | Permeácia | Bez obmedzenia | - |
| 50% | 60 | Permeácia | Bez obmedzenia | - |
Pre čisté HF rýchlosť neovplyvňuje permeáciu. Permeácia je riadená koncentračným gradientom, nie rýchlosťou prúdenia. Ohrievač tak môže pracovať pri akejkoľvek rýchlosti (až 5–10 m/s) bez erozívneho opotrebovania.
Maximálna rýchlosť pre HF so suspendovanými pevnými látkami
| Typ častice | Veľkosť častíc (µm) | Koncentrácia (hmot. %) | Maximálna rýchlosť pre 0,1 mm/rok (m/s) | Poznámky |
|---|---|---|---|---|
| CaF₂ (mäkký) | 10–50 | 0.5% | 3.5–4.0 | Nízka erózia |
| CaF₂ | 100–200 | 0.5% | 2.0–2.5 | Mierne |
| oxid kremičitý (sklo) | 10–50 | 0.1% | 2.0–2.5 | Tvrdé častice |
| Silica | 100–200 | 0.1% | 1.2–1.5 | Vysoká erózia |
| Fluoridy kovov (zmiešané) | 5–30 | 1% | 2.5–3.0 | Typické pre morenie kúpeľov |
Príklad poľa
Moriaca linka z nehrdzavejúcej ocele používala 20 % HF pri 55 stupňoch s 0,5 – 1 % suspendovaných fluoridov kovov (5 – 20 µm). Ohrievač PFA (2 mm stena) bol prevádzkovaný pri rýchlosti prúdenia 3 m/s. Po 2 rokoch bola nameraná hrúbka steny 1,7 mm (erózia 0,15 mm/rok – nad cieľom 0,1 mm). Zariadenie znížilo rýchlosť prúdenia na 2 m/s. Erózia klesla na 0,08 mm/rok. Závod tiež nainštaloval usadzovaciu nádrž na odstránenie pevných látok, čím sa koncentrácia znížila na 0,2 %. Pri 2 m/s a 0,2 % pevných látok došlo k erózii<0.05 mm/year.
Detekcia erózie vo vysokofrekvenčnom servise
Ultrazvukové meranie hrúbky(pozri článok č. 46) každých 6 mesiacov.
Vizuálna kontrola: HF nesmie zanechať viditeľné stopy na PFA (žiadne sfarbenie). Zmerajte hrúbku.
Skontrolujte, či nie sú kôstky: HF často spôsobuje jamkovú, nie rovnomernú eróziu. Hľadajte malé jamky (priemer 0,5–2 mm).
Návrhové odporúčania pre HF servis
| Typ HF | Odporúčaná maximálna rýchlosť | Hrúbka steny | Interval kontroly |
|---|---|---|---|
| Čistý HF (bez pevných látok) | Bez obmedzenia (až 5 m/s) | 2,0 mm | Každé 2 roky (permeácia) |
| HF s<0.5% soft solids | 2.5 m/s | 2,0–2,5 mm | Ročne |
| HF s 0,5–1 % mäkkých pevných látok | 2.0 m/s | 2,5 mm | Každých 6 mesiacov |
| HF with >1 % mäkkých pevných látok | 1.5 m/s | 3,0 mm | Každých 6 mesiacov |
| HF s akýmikoľvek tvrdými pevnými látkami (oxid kremičitý) | 1.0–1.5 m/s | 3,0 mm | Každé 3 mesiace |
Záver: Pre Clean 20% HF rýchlosť nie je problémom erózie; Pre vysokofrekvenčné s pevnými látkami limit na 1,5–2,0 m/s
Pre čistý 20 % roztok HF (bez suspendovaných pevných látok) nie je maximálna povolená rýchlosť prúdenia pre 2 mm PFA stenu obmedzená eróziou; aj pri rýchlosti 10 m/s je erózia zanedbateľná (<0.01 mm/year). The dominant failure mode is chemical permeation, which is independent of velocity. For HF containing suspended solids (metal fluorides, silica), erosion becomes significant. To keep erosion below 0.1 mm/year, limit flow velocity to 1.5–2.0 m/s for typical solids concentrations (0.5–1%). The presence of solids is the key factor. Clean HF is safe at high velocity. Dirty HF requires slower flow. Filter out solids, or slow down your pump. Your heater's thickness depends on it. Measure, filter, control. In HF, erosion is not from the acid itself, but from what it carries. Clean your acid, protect your heater. Your wall will thank you.
