Η οδός μόλυνσης που κανείς δεν παρακολουθεί
Μια σειρά ψευδαργύρου ακριβείας παράγει σταθερές λαμπερές εναποθέσεις για μήνες. Ξαφνικά, αναδύονται τμήματα με υδρόφοβα σημεία, κακή πρόσφυση και θολές φωτεινές ζώνες. Η ανάλυση λουτρού δείχνει κανονικές συγκεντρώσεις μετάλλων. Η δοκιμή οργανικής μόλυνσης αποκαλύπτει ορυκτέλαιο στα 15 ppm-πολύ πάνω από το όριο των 5 ppm για διακοσμητική επιμετάλλωση. Η πηγή δεν εντοπίζεται στα χημικά επιμετάλλωσης, ούτε στα τεμάχια εργασίας, ούτε στο νερό έκπλυσης. Η πηγή είναι το σύστημα ατμού.
Ο λέβητας εγκατάστασης χρησιμοποιεί εγχυτήρα ατμού για χημική επεξεργασία. Ένας δυσλειτουργικός εγχυτήρας έκανε υπερβολική δόση ενός αναστολέα διάβρωσης αμίνης με φιλμ στον ατμό. Η χημική ουσία μεταφέρθηκε μαζί με τον ατμό στον εναλλάκτη θερμότητας, συμπυκνώθηκε μέσα στους σωλήνες και βρήκε μια διαδρομή μέσα από μικροσκοπικές κοιλότητες διάβρωσης στο τοίχωμα του πηνίου από ανοξείδωτο χάλυβα στο λουτρό επιμετάλλωσης.
Αυτή η οδός μόλυνσης είναι αόρατη στους χειριστές. Η πίεση του ατμού παραμένει σταθερή. Καμία διαρροή δεν ανιχνεύεται με κανονική παρακολούθηση. Ωστόσο, οι λάκκοι διάβρωσης που αναπτύσσονται σε κάθε μεταλλικό εναλλάκτη θερμότητας με την πάροδο του χρόνου δημιουργούν τριχοειδείς διαδρομές αρκετά μεγάλες ώστε να περνούν διαλυμένα οργανικά, ακόμη και όταν είναι πολύ μικρά για να περάσουν υγρό νερό με μετρήσιμους ρυθμούς.
Μηχανισμός μεταφοράς Pinhole
Οι μεταλλικοί εναλλάκτες θερμότητας στην υπηρεσία ατμού αναπτύσσουν κοιλώματα διάβρωσης στην εσωτερική επιφάνεια από διαλυμένο οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα και χημικές ουσίες επεξεργασίας νερού λέβητα. Ακόμη και με την κατάλληλη επεξεργασία του συμπυκνώματος, το πηνίο από ανοξείδωτο χάλυβα μιας δεκαετίας- περιέχει χιλιάδες μικροσκοπικές κοιλότητες.
Αυτά τα κοιλώματα δεν προκαλούν ανιχνεύσιμες διαρροές κατά την κανονική υδροστατική δοκιμή. Ένα λάκκο που διεισδύει κατά 80% από το πάχος του τοίχου δεν διαρρέει τίποτα. Ένα λάκκο που διαπερνά το 95% παρουσιάζει διαρροές με ρυθμό μικρολίτρων την ημέρα-που δεν μπορεί να ανιχνευθεί από την αλλαγή της στάθμης ή τη μείωση της πίεσης σε τυπικά βιομηχανικά όργανα.
Ωστόσο, αυτά τα κοιλώματα κοντά-διαμέσου-τοίχου είναι ανοιχτά τριχοειδή προς την πλευρά του ατμού. Όταν ο ατμός μεταφέρει διαλυμένα οργανικά-έλαια από παλινδρομικές αντλίες ατμού, χημικές ουσίες επεξεργασίας αμινών, πτητικούς αναστολείς διάβρωσης-αυτές οι ενώσεις συμπυκνώνονται μέσα στο λάκκο. Οι διαβαθμίσεις συγκέντρωσης οδηγούν τη διάχυση μέσω της εναπομείνασας λεπτής μεταλλικής μεμβράνης στο λουτρό διεργασίας.
Το κόστος μεταφοράς είναι λεπτό, αλλά είναι συνεχές. Σε εβδομάδες λειτουργίας, χιλιοστόγραμμα οργανικής μόλυνσης συσσωρεύονται στο μπάνιο. Στα 15 ppm σε ένα λουτρό 8.000-λίτρων, η συνολική μόλυνση είναι 120 γραμμάρια - ποσότητα που μεταφέρεται εύκολα μέσω τριχοειδούς διάχυσης κατά τη διάρκεια του χρόνου παραμονής ενός λουτρού επιμετάλλωσης μεταξύ των χωματερών.
Πίνακας 1: Διασταυρούμενη-Σύγκριση φραγμού μόλυνσης (Ηλικιωμένοι εναλλάκτες θερμότητας, 5 χρόνια υπηρεσίας)
| Παράμετρος μόλυνσης | Ανοξείδωτο ατσάλι 316L (5 χρόνια) | Titanium Grade 2 (5 χρόνια) | PTFE (5 χρόνια) |
|---|---|---|---|
| Κατάσταση εσωτερικής επιφάνειας | Χωρίς κουκούτσι (100-500 λακκούβες/cm²) | Μέτρια κοιλότητα (20-50 pits/cm²) | Λείο, αμετάβλητο |
| Κοντά σε-διαμέσου-πυκνότητα λάκκου τοίχου | 5-20 λάκκοι ανά m² | 2-5 λάκκοι ανά m² | Μηδέν |
| Οδός οργανικής διάχυσης | Τριχοειδής διάχυση μέσω του δαπέδου του λάκκου | Τριχοειδής διάχυση | Κανένα (μηδενικό πορώδες) |
| Μετρήσιμος ρυθμός οργανικής μεταφοράς | 5-20 mg/m²/ημέρα (συνήθης) | 2-8 mg/m²/ημέρα | 0 mg/m²/ημέρα |
| Οργανική συσσώρευση μπάνιου για 90 ημέρες | 5-25 ppm (εξαρτάται από την περιοχή του πηνίου) | 2-10 ppm | 0 ppm |
| Ακεραιότητα φραγμού μετά τον θερμικό κύκλο | Επιδεινώνεται (η θερμική καταπόνηση μεγαλώνει κοιλώματα) | χειροτερεύει | Αμετάβλητος |
Το αδιαπέραστο φράγμα PTFE
Το PTFE δεν είναι-πορώδες σε μοριακό επίπεδο. Η δομή φθοροπολυμερούς δεν περιέχει διασυνδεδεμένα κενά, όρια κόκκων και κρυσταλλικά ελαττώματα που σχηματίζουν τριχοειδείς οδούς. Ακόμη και μικρά οργανικά μόρια δεν μπορούν να διαπεράσουν το τοίχωμα του σωλήνα με ρυθμούς ανιχνεύσιμους σε βιομηχανικές εφαρμογές.
Ο ρυθμός διείσδυσης ορυκτελαίου μέσω PTFE 1mm στους 143 βαθμούς είναι ουσιαστικά μηδενικός. Το μοριακό μέγεθος των αλυσίδων αλκανίων στο ορυκτέλαιο (C15-C40) είναι πολύ μεγάλο για να περάσει μέσα από τα στοιχεία ελεύθερου όγκου της μήτρας φθοροπολυμερούς. Οι αναστολείς διάβρωσης αμίνης, με μοριακά βάρη 200-400 g/mol, ομοίως δεν μπορούν να διεισδύσουν.
Αυτό το φράγμα δεν εξαρτάται από τη διατήρηση ενός παθητικού φιλμ ή την αποφυγή διάβρωσης. Είναι εγγενές στη δομή του υλικού. Ένας σωλήνας PTFE που βρίσκεται σε υπηρεσία ατμού για μια δεκαετία έχει την ίδια αντίσταση στη διείσδυση με έναν νέο σωλήνα. Δεν σχηματίζονται κοιλώματα. Δεν αναπτύσσονται τριχοειδή αγγεία. Το φράγμα είναι μόνιμο.
Χημική συμβατότητα λέβητα
Το αδιαπέραστο φράγμα παρέχει ελευθερία στην επιλογή επεξεργασίας νερού λέβητα. Οι μεταλλικοί εναλλάκτες θερμότητας περιορίζουν τη χημεία του λέβητα επειδή τα χημικά επεξεργασίας που έρχονται σε επαφή με την εσωτερική επιφάνεια του πηνίου μπορεί να είναι ασύμβατα με το λουτρό διεργασίας στην εξωτερική πλευρά. Μια αμίνη μεμβράνης που προστατεύει τους χαλύβδινους σωλήνες λέβητα μπορεί να μολύνει ένα λουτρό επινικελίωσης εάν μεταναστεύσει μέσω ελαττωμάτων του πηνίου.
Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE εξαλείφουν αυτόν τον περιορισμό. Ο λέβητας μπορεί να επεξεργαστεί με οποιαδήποτε χημεία απαιτεί ο λέβητας, ανεξάρτητα από τη χημεία του λουτρού της διαδικασίας. Ο τοίχος PTFE απομονώνει πλήρως τα δύο περιβάλλοντα. Ο μηχανικός διεργασίας καθορίζει τη χημεία του λουτρού για την απόδοση της επιμετάλλωσης. Ο μηχανικός του λέβητα καθορίζει τη χημεία ατμού για την προστασία του λέβητα. Καμία απόφαση δεν περιορίζει την άλλη.
Επιβεβαίωση πεδίου από διακοσμητική εγκατάσταση επιμετάλλωσης
Μια διακοσμητική εγκατάσταση επιμετάλλωσης με ψευδάργυρο{0}}νικελίου παρουσίασε τέσσερα συμβάντα οργανικής μόλυνσης σε διάστημα τριών ετών, καθένα από τα οποία ανιχνεύθηκε στις αλλαγές της χημείας του συστήματος ατμού. Οι εναλλάκτες θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα υποβλήθηκαν σε δοκιμή πίεσης-μετά από κάθε συμβάν και δεν πέρασαν-καμία ανιχνεύσιμη διαρροή. Η μόλυνση αποδόθηκε σε τριχοειδή μεταφορά μέσω λάκκων διάβρωσης.
Η εγκατάσταση αντικατέστησε τα πηνία από ανοξείδωτο χάλυβα με εναλλάκτες θερμότητας PTFE. Στα τέσσερα χρόνια από τότε, δεν συνέβη κανένα περιστατικό οργανικής μόλυνσης παρά τις δύο πρόσθετες αλλαγές στη χημεία της επεξεργασίας του λέβητα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Το φράγμα PTFE εξάλειψε την οδό μόλυνσης που η δοκιμή πίεσης από μόνη της δεν μπορούσε να ανιχνεύσει.
Περίληψη
Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE εμποδίζουν τη μεταφορά λαδιού και οργανικών ρύπων από τα συστήματα ατμού στα λουτρά διεργασίας παρέχοντας ένα μοριακά αδιαπέραστο τοίχωμα σωλήνα που δεν αναπτύσσει τις τριχοειδείς οδούς που είναι εγγενείς στους διαβρωμένους μεταλλικούς σωλήνες. Κοντά-διαμέσου-κοκκίων διάβρωσης τοιχώματος σε μεταλλικά πηνία μεταφέρουν οργανικά μόρια σε πολύ μικρά ποσοστά για να ανιχνευθούν με κανονικές δοκιμές διαρροής αλλά επαρκή για να μολύνουν τα ευαίσθητα λουτρά επιμετάλλωσης.
Η ακεραιότητα μόνιμου φραγμού του PTFE εξαλείφει αυτήν την οδό μόλυνσης και αποσυνδέει τις αποφάσεις επεξεργασίας νερού λέβητα από τις απαιτήσεις καθαρότητας λουτρού διεργασίας. Ο λέβητας και το λουτρό μπορούν να βελτιστοποιηθούν ανεξάρτητα χωρίς-κίνδυνο διασταυρούμενης μόλυνσης.
Διατίθεται μηχανική ανάλυση για την εκ των υστέρων τοποθέτηση εναλλάκτη θερμότητας PTFE σε εργασίες επιμετάλλωσης ευαίσθητες σε μόλυνση-με την υποβολή του τρέχοντος υλικού και παλαιότητας του πηνίου, της χημείας επεξεργασίας του συστήματος ατμού και οποιουδήποτε ιστορικού ανεξήγητων γεγονότων οργανικής μόλυνσης.
