Tuburile îngălbenite
În timpul unei inspecții de rutină, personalul de întreținere observă că tuburile schimbătoare de căldură din PTFE alb curat instalate în urmă cu doi ani au devenit galben-maro. Decolorarea este uniformă pe unele tuburi, neuniformă pe altele. Schimbătorul de căldură continuă să funcționeze conform specificațiilor. Presiunea aburului și puterea de căldură sunt neschimbate. Întrebarea: este acest cosmetic sau semnalează degradarea materialului care amenință integritatea tubului?
Decolorarea PTFE are cauze multiple, de la colorarea inofensivă a suprafeței până la degradarea termică sau chimică gravă. Distingerea dintre ele necesită analizarea modelului, a chimiei procesului și a istoricului temperaturii de funcționare. O diagnosticare greșită-înlocuirea tuburilor care sunt doar colorate sau continuarea utilizării tuburilor care se degradează chimic-are costuri inutile sau consecințe de siguranță.
Mecanismele de decolorare
Colorarea suprafeței apare atunci când compușii colorați din soluția de proces se adsorb pe suprafața PTFE. Ionii metalici-fier care produc galben-maro, cupru care produce albastru-verde, crom portocaliu-se pot depune sub formă de pelicule subțiri de oxid. Compușii organici din descompunerea înălbitorului sau contaminarea cu ulei pot forma reziduuri maronii. Aceste pete sunt superficiale. Ele nu pătrund în PTFE și nu îi modifică proprietățile mecanice.
Pata poate fi adesea ștearsă sau clătită, confirmând natura ei superficială. Dacă pata nu se șterge, dar suprafața tubului rămâne netedă și grosimea peretelui este neschimbată, colorarea poate fi adsorbită în straturile de polimer cele mai exterioare-cosmetice, dar persistente.
Degradarea termică produce decolorarea prin scindarea lanțului polimeric și oxidare. Temperaturile susținute peste 260 de grade sau funcționarea prelungită aproape de această limită determină PTFE să devină galben, apoi maro, deoarece se formează legături duble conjugate în coloana vertebrală a polimerului. Degradarea termică adevărată este însoțită de proprietăți mecanice reduse. Tubul decolorat se simte mai rigid, poate prezenta micro-crăpare la suprafață și are rezistență la tracțiune și alungire reduse.
Atacul chimic produce decolorarea deoarece structura polimerului este modificată chimic. Agenții reducători puternici, sodiul metalic sau anumiți compuși organici pot îndepărta atomii de fluor din lanț, lăsând o suprafață întunecată, bogată în carbon-. Atacul chimic este însoțit de rugozitatea suprafeței, pierderea integrității mecanice și adesea o modificare a dimensiunilor tubului.
Tabelul 1: Diagnosticul decolorării tubului PTFE
| Tip de decolorare | Culoare | Model | Textura suprafeței | Testul de ștergere | Proprietăți mecanice | Acțiune recomandată |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Colorarea cu fier | Galben-portocaliu | Petice, adesea lângă linia de apă | Netezi | Se șterge parțial sau complet | Normal | Curat; nu este nevoie de înlocuire |
| Reziduu organic | Maro, lipicioasă | Uniformă sau cu dungi | Se poate simți ușor lipicios | Șervețele cu solvent | Normal | Curățați cu solvent compatibil |
| Colorare cu crom | Galben-verde | Uniformă, leșin | Netezi | Nu se șterge ușor | Normal | Cosmetic; nu este necesară nicio acțiune |
| Expunere termică ușoară | Galben pal | Uniformă | Netezi | Nu șterge | Alungire usor redusa | Reduce temperatura aburului; monitor |
| Degradare termică severă | Maro închis | Uniformă | Aspre, micro-fisuri | Nu șterge | Rezistentă semnificativ redusă | Înlocuiți tuburile; investiga cauza |
| Atacul chimic | Variabil, adesea neregulat | În zonele de contact chimic | Aspru, cu sâmburi | Nu șterge | Redus | Identificați substanța chimică; înlocuiți tuburile |
| Expunerea la UV (secțiuni ne-imersate) | Alb cretos | Doar peste nivelul lichidului | Pulverulent | Se elimină pulberile | Ușoară degradare a suprafeței | Scut de UV; acceptabil pentru secțiunile de suport |
Evaluarea impactului asupra performanței
Colorarea cosmetică de la ioni metalici sau reziduuri organice are un impact neglijabil asupra transferului de căldură. Stratul de colorare este grosime de la angstromi la microni-mult mai subțire decât stratul limită termic. Valoarea generală U-nu este afectată. Tuburile cu colorare cosmetică pot continua în funcțiune fără reducere.
Degradarea termică sau chimică adevărată reduce grosimea peretelui tubului sau integritatea sa mecanică. Chiar dacă transferul de căldură pare normal, tuburile degradate au marje reduse de presiune de rupere. Un tub care și-a pierdut 30% din rezistența la tracțiune din cauza degradării termice poate eșua sub o excursie de presiune pe care un tub sănătos ar supraviețui.
Testul de performanță este secundar testului de integritate. Dacă decolorarea este însoțită de orice reducere a grosimii peretelui, orice fisurare a suprafeței sau orice pierdere măsurabilă a rezistenței la tracțiune într-o probă, tuburile trebuie înlocuite indiferent de performanța curentă a transferului de căldură.
Măsuri preventive
Patarea cu fier și crom poate fi redusă prin controlul metalelor dizolvate în baia de proces. Dacă sursa de colorare este schimbătorul de căldură însuși-un schimbător metalic în amonte-, colorarea se va diminua după transformarea în PTFE în întregul sistem.
Degradarea termică este prevenită prin menținerea temperaturii aburului în limitele nominale ale PTFE și evitând supraîncălzirea aburului. Un desurîncălzitor sau o supapă de-reducere a presiunii asigură că temperatura de saturație a aburului nu depășește valoarea nominală a schimbătorului.
Atacul chimic este prevenit prin verificarea compatibilității chimiei procesului înainte de introducerea de noi substanțe chimice și prin investigarea oricăror modificări ale procesului atunci când apare decolorarea.
Rezumat
Decolorarea tubului schimbătorului de căldură din PTFE variază de la colorarea inofensivă a suprafeței până la degradarea gravă a materialului. Diagnosticul se bazează pe culoare, model, textura suprafeței, rezultatele testelor de ștergere și-în caz de îndoială-testarea proprietăților mecanice. Colorarea cosmetică nu afectează performanța sau integritatea. Degradarea care modifică proprietățile mecanice necesită înlocuirea tubului.
Măsurile preventive includ controlul contaminanților procesului, menținerea temperaturii aburului în limite și verificarea compatibilității chimice. Un tub care este doar pătat este sigur; un tub care este decolorat și fragilizat nu este.
Suportul de inginerie pentru evaluarea decolorării tubului PTFE este disponibil la trimiterea fotografiilor, a datelor chimice ale procesului, a istoricului temperaturii de funcționare și a oricăror măsurători ale grosimii peretelui sau proprietăților mecanice.
