Όχι, ένας θερμαντήρας PFA δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση ενός λουτρού τετηγμένου νιτρικού άλατος στους 250 βαθμούς, ακόμη και με στρώμα απελευθέρωσης νιτριδίου βορίου (BN). Η θερμοκρασία συνεχούς χρήσης του PFA είναι 200–220 μοίρες. στους 250 βαθμούς, το πολυμερές μαλακώνει (ο συντελεστής πέφτει κάτω από 50 MPa) και αρχίζει να αποσυντίθεται. Η επίστρωση BN (η οποία είναι σταθερή στους 500 μοίρες) δεν μπορεί να εμποδίσει το υποκείμενο PFA να λιώσει ή να ερπυσθεί κάτω από την υδροστατική πίεση του άλατος. Μετά από μερικές ώρες στους 250 βαθμούς, το PFA θα παραμορφωθεί, θα σχηματίσει φουσκάλες ή θα απελευθερώσει τοξικά αέρια (HF, COF2). Για λουτρά λιωμένου αλατιού στους 250 βαθμούς και άνω, χρησιμοποιήστε μεταλλικούς θερμαντήρες (Incoloy 800H, Inconel 600 ή ανοξείδωτο ατσάλι 316L με προστατευτικό στρώμα οξειδίου) ή κεραμικούς θερμαντήρες (καρβίδιο του πυριτίου). Το PFA δεν είναι κατάλληλο για οποιαδήποτε εφαρμογή πάνω από 220 μοίρες, ανεξάρτητα από τις επιφανειακές επικαλύψεις.
Γιατί η επίστρωση BN δεν βοηθά
Ένα στρώμα απελευθέρωσης νιτριδίου βορίου (πάχους 0,1–0,5 mm, που εφαρμόζεται με ψεκασμό ή βαφή) είναι πορώδες. Δεν μπορεί να σφραγίσει το PFA από το επιθετικό λιωμένο αλάτι. Στους 250 βαθμούς, το αλάτι θα διεισδύσει στην επικάλυψη και θα έρθει σε επαφή με το PFA. Το PFA μαλακώνει στους 230 βαθμούς (σημείο μαλακώματος Vicat) και λιώνει στους 305 βαθμούς, αλλά ο ερπυσμός και η παραμόρφωση γίνονται σοβαρές πολύ κάτω από το σημείο τήξης. Επιπλέον, τα νιτρικά άλατα είναι οξειδωτικά. Στις 250 μοίρες, θα επιτεθούν αργά στη ραχοκοκαλιά του PFA, προκαλώντας σχάση της αλυσίδας. Μια επίστρωση BN μπορεί να μειώσει την πρόσφυση του αλατιού (καθιστώντας τον καθαρισμό ευκολότερο), αλλά δεν μειώνει τη θερμοκρασία στην επιφάνεια του PFA. Η ίδια η επίστρωση δεν παρέχει θερμομόνωση. το PFA εξακολουθεί να βλέπει 250 μοίρες.
Θερμικά όρια PFA σε λιωμένο αλάτι
| Θερμοκρασία (βαθμός) | Κατάσταση PFA | Παραμόρφωση Κάτω από φορτίο 0,1 MPa (ερπυσμός) | Συμβατότητα με Νιτρικό Αλάτι | Επιτηδειότητα |
|---|---|---|---|---|
| 200 | Καλό (μέτρια ολίσθηση) | <1% strain per week | Αποδεκτό για βραχυπρόθεσμο-πρόθεσμο | Οριακό στην καλύτερη περίπτωση |
| 220 | Μειωμένη δύναμη | 2-5% στέλεχος την εβδομάδα | Οριακός | Δεν συνιστάται |
| 230 | Αποσκλήρυνση (Vicat) | 10-20% στέλεχος την ημέρα | Κακή (χημική επίθεση) | Οχι |
| 250 | Αποσυντίθεται | Ταχεία παραμόρφωση | Σοβαρή επίθεση (απελευθέρωση HF) | Οχι |
| 280 | Τήξη | Ροές | Αποσύνθεση | Οχι |
Κατάλληλα Υλικά Θερμαντήρα για Λιωμένο Νιτρικό Αλάτι στους 250 βαθμούς
| Υλικό | Μέγιστη θερμοκρασία (βαθμός) | Αντοχή στη διάβρωση αλατιού | Κόστος | Συνιστάται |
|---|---|---|---|---|
| Incoloy 800H | 550 | Καλό (σχηματίζει προστατευτικό οξείδιο) | Μέτριος | Ναί |
| Inconel 600 | 600 | Καλός | Ψηλά | Ναί |
| Ανοξείδωτο ατσάλι 316L | 450 | Μέτρια (μπορεί pit) | Χαμηλός | Ναι (με προσοχή) |
| Καρβίδιο του πυριτίου (SiC) | 1,000 | Εξοχος | Ψηλά | Ναί |
| Επικάλυψη PFA + BN | 220 | Κακή (αποτυχία PFA) | Χαμηλός | Οχι |
Παράδειγμα πεδίου
Ένα ερευνητικό εργαστήριο προσπάθησε να χρησιμοποιήσει έναν θερμαντήρα PFA με επίστρωση ψεκασμού BN σε ένα λουτρό 60/40 NaNO3/KNO3 στους 250 βαθμούς. Ο θερμαντήρας μπήκε και το αλάτι έλιωσε. Μέσα σε 2 ώρες, η ισχύς του θερμαντήρα έπεσε και ανιχνεύθηκε έντονη οσμή HF. Ο θερμαντήρας αφαιρέθηκε. το PFA είχε μαλακώσει και παραμορφωθεί σε βολβώδες σχήμα και η επικάλυψη BN είχε ξεφλουδίσει. Το εργαστήριο άλλαξε σε θερμάστρα Incoloy 800H με επένδυση (χωρίς επίστρωση). Η μεταλλική θερμάστρα λειτούργησε για 2+ χρόνια χωρίς πρόβλημα. Το κόστος του θερμαντήρα Incoloy ήταν 2× του θερμαντήρα PFA, αλλά η αστοχία αποφεύχθηκε.
Βραχυπρόθεσμη-Εξαίρεση (Δεν συνιστάται)
Για μια ενιαία, σύντομη έκθεση (<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.
Συμπέρασμα: Μη χρησιμοποιείτε PFA πάνω από 220 βαθμούς, ακόμη και με επίστρωση BN
Ένας θερμαντήρας PFA δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση ενός λουτρού τετηγμένου νιτρικού άλατος στους 250 βαθμούς, ακόμη και με ένα στρώμα απελευθέρωσης νιτριδίου βορίου. Το PFA θα μαλακώσει, θα ερπυσθεί, θα αποσυντεθεί και θα αποτύχει μέσα σε λίγες ώρες. Η επίστρωση BN μειώνει την πρόσφυση αλλά δεν προστατεύει το πολυμερές από τη θερμοκρασία. Για σέρβις λιωμένου αλατιού στους 250 βαθμούς και άνω, χρησιμοποιήστε μεταλλικές θερμάστρες (Incoloy, Inconel) ή κεραμικές θερμάστρες (SiC). Το όριο θερμοκρασίας του PFA είναι απόλυτο. Καμία επίστρωση δεν μπορεί να την επεκτείνει. Τηρήστε το όριο: 220 μοίρες μέγιστο. Από εκεί και πέρα, το PFA δεν αποτελεί επιλογή. Το λιωμένο αλάτι είναι καυτό, αλλά το PFA είναι πιο ζεστό (και αποτυγχάνει). Μετάβαση σε μέταλλο. Η διαδικασία σας θα είναι ασφαλής. Η θερμάστρα σας θα διαρκέσει. Αυτή είναι η τελευταία λέξη. Χωρίς συντομεύσεις. Χωρίς επιστρώσεις. Απλά το σωστό υλικό.
