Τι προκαλεί τη διάβρωση της ρωγμής πίσω από τους βραχίονες στήριξης του θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE;

Ένα χημικό εργοστάσιο τράβηξε έναν θερμαντήρα εμβάπτισης από PTFE από μια δεξαμενή τουρσί θειικού οξέος μετά από δεκατέσσερις μήνες υπηρεσίας. Η επιφάνεια του περιβλήματος που βλέπει στη διαδικασία ήταν σε καλή κατάσταση. Η περιοχή πίσω από τα στηρίγματα στερέωσης-τις περιοχές όπου τα στηρίγματα έρχονται σε επαφή με τη θερμάστρα-εμφάνισαν σκούρες κηλίδες και τρύπες. Το μέταλλο κάτω από το PTFE είχε διαβρωθεί και σε δύο θέσεις η διάβρωση είχε εισχωρήσει αρκετά βαθιά ώστε να δημιουργήσει διαρροή από οπή.

Η διάβρωση της ρωγμής εμφανίζεται στα στενά κενά μεταξύ των στηριγμάτων στερέωσης και της επιφάνειας του θερμαντήρα. Το κενό είναι πολύ μικρό για την κυκλοφορία του υγρού, αλλά αρκετά μεγάλο για να εισέλθει το υγρό διεργασίας. Το υγρό στο διάκενο παραμένει στάσιμο και η χημεία μέσα στη σχισμή αλλάζει με τρόπους που επιταχύνουν τη διάβρωση.

Γιατί σχηματίζονται ρωγμές πίσω από τα στηρίγματα στερέωσης

Οι βραχίονες στερέωσης συνδέονται με τη θερμάστρα με συγκόλληση, βιδώνοντας ή συσφίγγοντας. Κάθε μέθοδος προσάρτησης δημιουργεί μια χαραμάδα μεταξύ του βραχίονα και της επιφάνειας του θερμαντήρα. Η σχισμή μπορεί να έχει πλάτος μόνο μερικά χιλιοστά της ίντσας, αλλά είναι αρκετά μεγάλη ώστε το υγρό να διεισδύσει με τριχοειδή δράση.

Η σχισμή προστατεύεται από τη μαζική ροή. Το υγρό μέσα δεν μπορεί να κυκλοφορήσει. Το οξυγόνο και άλλα διαλυμένα είδη καταναλώνονται από αντιδράσεις διάβρωσης αλλά δεν μπορούν να αναπληρωθούν. Η χημεία του υγρού της σχισμής αλλάζει.

Μέθοδοι προσάρτησης βραχίονα και κίνδυνος διάβρωσης στη ρωγμή

The Chemistry of Crevice Corrosion

Σε μια σχισμή, το οξυγόνο που διαλύεται στο ρευστό καταναλώνεται από την αρχική αντίδραση διάβρωσης. Το οξυγόνο δεν μπορεί να αναπληρωθεί επειδή η σχισμή προστατεύεται από τη μαζική ροή. Η συγκέντρωση οξυγόνου στο εσωτερικό της σχισμής πέφτει, ενώ η συγκέντρωση έξω παραμένει υψηλή. Η διαφορά δημιουργεί ένα κύτταρο συγκέντρωσης οξυγόνου.

Το μέταλλο μέσα στη σχισμή γίνεται ανοδικό-διαβρώνεται. Το μέταλλο έξω από τη σχισμή γίνεται καθοδικό-προστατεύεται. Ο ρυθμός διάβρωσης στο εσωτερικό της σχισμής επιταχύνεται.

Τα μεταλλικά ιόντα που παράγονται από την αντίδραση διάβρωσης προσελκύουν ιόντα χλωρίου από το χύμα υγρό. Η συγκέντρωση χλωρίου μέσα στη σχισμή αυξάνεται, μερικές φορές φθάνοντας πολλές φορές τη συγκέντρωση του όγκου. Η υψηλή συγκέντρωση χλωρίου επιταχύνει περαιτέρω τη διάβρωση.

Το pH μέσα στη σχισμή πέφτει καθώς τα μεταλλικά ιόντα υδρολύονται. Το όξινο περιβάλλον επιταχύνει ακόμη περισσότερο τη διάβρωση. Το αποτέλεσμα είναι ένα λάκκο που βαθαίνει γρήγορα και μπορεί να διεισδύσει στο περίβλημα του θερμαντήρα.

Γιατί οι θερμάστρες με επίστρωση PTFE- εξακολουθούν να είναι ευάλωτες

Η επίστρωση PTFE σε έναν θερμαντήρα προορίζεται για την προστασία του υποκείμενου μετάλλου από το ρευστό διεργασίας. Αλλά η επίστρωση δεν εκτείνεται στη σχισμή μεταξύ του βραχίονα και του θερμαντήρα. Εάν η επίστρωση καταστραφεί κατά την εγκατάσταση του βραχίονα ή εάν η σχισμή δεν είναι πλήρως σφραγισμένη, το υγρό διεργασίας μπορεί να έρθει σε επαφή με το γυμνό μέταλλο.

Ακόμα κι αν η επίστρωση είναι άθικτη, η σχισμή μπορεί να σχηματιστεί μεταξύ της επίστρωσης και του βραχίονα. Η επίστρωση μπορεί να είναι ελαφρώς διαπερατή και το υγρό που διεισδύει στην επίστρωση δημιουργεί μια ρωγμή μεταξύ της επικάλυψης και του μετάλλου.

Πρόληψη της διάβρωσης της ρωγμής

Η πιο αποτελεσματική πρόληψη είναι η εξάλειψη της σχισμής. Ένας βραχίονας που είναι συγκολλημένος στη θερμάστρα με συγκόλληση πλήρους- διείσδυσης δεν έχει χαραμάδα. Η συγκόλληση σφραγίζει την άρθρωση και εμποδίζει την είσοδο υγρού.

Εάν η συγκόλληση δεν είναι πρακτική, μια φλάντζα ή στεγανωτικό μπορεί να γεμίσει τη σχισμή. Ένα παρέμβυσμα PTFE ή ένα σφραγιστικό φθοριοπολυμερούς εμποδίζει την είσοδο υγρού στο κενό μεταξύ του βραχίονα και του θερμαντήρα.

Ένα συμπαγές επίθεμα PTFE μεταξύ του βραχίονα και του θερμαντήρα εξαλείφει εντελώς τη σχισμή. Το μαξιλαράκι είναι συμπιέσιμο και γεμίζει το κενό και το PTFE είναι χημικά αδρανές.

Μέτρα πρόληψης για τη διάβρωση των ρωγμών πίσω από τους βραχίονες στερέωσης

Όταν η διάβρωση ρωγμών υποδεικνύει πρόβλημα σχεδιασμού

Ένας θερμαντήρας που αναπτύσσει διάβρωση ρωγμών παρά τον κατάλληλο σχεδιασμό του βραχίονα υποδηλώνει ότι η επίστρωση ή το υλικό του βραχίονα δεν είναι κατάλληλο για την εφαρμογή. Μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση θερμαντήρα εμβάπτισης από PTFE με συγκολλημένα στηρίγματα, παρεμβύσματα PTFE ή συμπαγή επιθέματα PTFE αντιμετωπίζει τη βασική αιτία της διάβρωσης των ρωγμών. Η διαδικασία προδιαγραφής απαιτεί τη χημεία του μπάνιου, τη θερμοκρασία λειτουργίας, τη σχεδίαση του βραχίονα και την απαιτούμενη ισχύ. Για εγκαταστάσεις με επιθετική χημεία, αυτή η συγκεκριμένη προσέγγιση-εφαρμογής μειώνει τη διάβρωση των ρωγμών και παρατείνει τη διάρκεια ζωής του θερμαντήρα.