Hvordan slibende væsker forårsager erosivt slid på PTFE-varmere?

En PTFE-dyppevarmer arbejder i en høj-væskestrøm i minedrift, spildevandsbehandling og gyllebehandlingsanlæg. Den viser dog stigende lokaliseret udtynding, en ru eller fordybning overflade og i ekstreme situationer, huller gennem kappen. Kemiske kompatibilitetsdiagrammer viser, at procesvæsken slet ikke nedbrydes, temperaturen holder sig et godt stykke under grænserne, og der er ingen tegn på oxidativ forringelse. Tests i laboratoriet viser, at skaden er fuldstændig mekanisk: spredte slibende partikler har slidt fluorpolymeroverfladen ned. Ingeniører inden for disse områder skal vide, at erosivt slid er en anden type fejl end kemiske angreb eller termisk forringelse, og de skal planlægge for det i deres design og operationer.

Når hårde partikler, som sandkorn, mineralkrystaller, fine metal eller katalysatorstykker, rammer og slider på PTFE-kappen igen og igen, kaldes dette erosivt slid. PTFE er en af ​​de blødeste tekniske polymerer, men dens molekylære struktur holder ikke godt til gentagen mikro-skæring og træthed fra høj-partikelpåvirkning. Hver kollision fjerner små mængder materiale på grund af den kinetiske energi. Det kumulative tab får væggen til at blive tyndere med tiden. Skader opstår, hvor flowhastigheden er højest eller skifter retning pludseligt. Dette sker på opstrømsfladen af ​​varmebøjninger, på steder, hvor recirkulationsindtag rammer direkte, og i områder med stærk turbulens forårsaget af pumper, blandere eller tankform. Den vigtigste faktor, der fremskynder flowet, er strømningshastigheden. Erosionshastigheden stiger normalt med en faktor på 2 til 3 for hver stigning i hastigheden, så selv små stigninger fra 1 m/s til 3 m/s kan forværre slid med en faktor på 10.

Forkanten af ​​varmeren, hvor væsken først rammer overfladen, ser ud til at være der, hvor stødskader er værst. I recirkulationssløjfer sender indgangsrøret ofte en-højhastighedsstråle direkte ind på varmelegemet, som er et traditionelt sted for erosion. Nedstrøms for bafler eller omkring varmelegemer, gør turbulente hvirvler partikelbombardement endnu værre. Erosivt slid genererer på den anden side huller, riller, der løber langs strømningsretningen, og en mat, sandblæst-blæst tekstur, der er forskellig fra ensartet kemisk udtynding. Vægtykkelsen på ramte steder kan gå fra 1,0 mm til 0,3 mm, mens partierne ved siden af ​​forbliver rene.

Det første skridt i afbødningen er at sænke hastigheden. Brug af varmerør med en større diameter eller mange parallelle elementer sænker væskestrømmen med samme massestrømshastighed, hvilket straks sænker erosiv energi. Anbringelse af flowdiffusorer eller perforerede plader opstrøms for varmezonen hjælper med at sprede strålens momentum endnu mere. Når procesbegrænsninger gør det svært at sætte farten ned, holder slidbestandige designfunktioner- tingene sikkert. Udvendige ærmer lavet af tykkere PTFE, fluorpolymerkompositter eller keramiske -fyldte foringer tilføjer offermateriale, der absorberer partikelpåvirkning, før hovedkappen beskadiges. Faktisk er erosionsskader ofte værst nær indgangen til en recirkulationssløjfe, når hurtig-væske i bevægelse først rammer varmeren. En måde at beskytte mod slibende behandlinger er at specificere tykkere rørvægge, som giver materialet mere tid til at blive slidt, før det går i stykker.

Strategisk positionering reducerer eksponeringen. Varmeapparater, der ikke er direkte i vejen for pumpens udløbsledninger, røreværkets udløbsstrømme eller tankindløb, er ikke i direkte stødzoner. Når det er muligt, fjerner filtrering af slibende partikler opstrøms via hydrocykloner, bundfældningstanke eller posefiltre den grundlæggende årsag i stedet for kun at bekæmpe konsekvenserne. Hvis filtrering ikke er mulig, spreder roterende eller bevægelige varmeapparater af og til slitage og får systemet til at holde længere.

Eftersynsmetoder gør det muligt at udskifte ting, før de går i stykker. Efter tømning af tanken viser en visuel inspektion tidlig runing og lokal udtynding. Brug af ultralydstykkelsesmålere på forskellige positioner langs kappen måler den resterende vægtykkelse. Hvis tykkelsen af ​​en del er mindre end 60 % af dens oprindelige tykkelse, eller hvis der er gruber gennem væggen, skal den udskiftes med det samme. Ved hjælp af trenddata fra planlagte udfald er det muligt at gætte, hvor meget levetid der er tilbage baseret på slidhastigheder, der er blevet målt. Efter tørring viser isolationsmodstandstest, at erosion endnu ikke er brudt gennem kappen og har lukket væske ind i de elektriske dele.

Erosivt slid er ikke så almindeligt som kemiske eller termiske fejltilstande, men det kan kontrolleres ved omhyggeligt at vælge materialer og designe systemer. I slibende-serviceapplikationer er strømningshastighed, slibende partikler, stødskader og slidbestandigt-design alle vigtige faktorer. Ingeniører, der tager disse ting i betragtning, når de skriver specifikationer, forvandler en fejlmekanisme, der kunne ske hurtigt, til en, der vil ske langsomt og støt over tid. Til virkelig slibende anvendelser kan en snak med producenten om specialiserede-slidbestandige materialer eller varmetopologier føre til en mere holdbar løsning. Der er muligheder som pansrede PTFE-strukturer med metalstøtter indeni eller hybridskeder, der blander PTFE med udvendige lag, der modstår korrosion. Tidlig konsultation forhindrer markændringer i at koste mange penge og sikrer, at PTFE-elvarmere fungerer pålideligt selv under de vanskeligste gylle- og-forhold.