Линия фосфатирования цинка задействовала погружной ПТФЭ-нагреватель мощностью 5 кВт всего через восемь месяцев эксплуатации. Поверхность ножен, обращенная к заготовкам, выглядела нормально. Нижняя сторона-сторона, обращенная к стенке резервуара-была покрыта плотным уплотненным слоем темного ила толщиной 15–20 мм. Сопротивление изоляции упало до 18 МОм. Шлам представлял собой смесь осадка фосфата железа, шлама фосфата цинка и перенесенного песка, который оседал и консолидировался в зазоре между нагревателем и стеной.
В фосфатирующих ваннах постоянно образуется шлам. Реакция конверсионного покрытия приводит к образованию нерастворимых фосфатов, которые выпадают в осадок из раствора. В резервуаре с погружным нагревателем из ПТФЭ, установленным на стене или рядом с ней, зазор между нагревателем и стеной становится шламоуловителем. Осадок накапливается, консолидируется и в конечном итоге покрывает нижнюю часть нагревателя.
Почему в ваннах с фосфатированием образуется так много осадка?
Реакция фосфатирования превращает растворенные ионы металлов в нерастворимые фосфатные соединения. На каждый квадратный метр фосфатированной поверхности стали образуется примерно 2–5 граммов шлама. На линии с высокой-производительностью ежедневное образование осадка может достигать нескольких килограммов.
Шлам состоит из фосфата железа, фосфата цинка и комплексных фосфатов других металлов. Он тонкий, плотный и легко оседает. В резервуаре с низким расходом ил накапливается на горизонтальных поверхностях и в зонах с низкой-скоростью.
| Пропускная способность линии | Стальная поверхность фосфатированная | Ежедневное образование осадка | Ежемесячное накопление |
|---|---|---|---|
| Низкий, 100 м²/день | 100 m² | 0,2–0,5 кг | 6–15 кг |
| Средний, 500 м²/день | 500 m² | 1,0–2,5 кг | 30–75 кг |
| Высокая, 1000 м²/день | 1,000 m² | 2,0–5,0 кг | 60–150 кг |
| Очень высокая, 2000 м²/день | 2,000 m² | 4,0–10,0 кг | 120–300 кг |
Показатели образования шлама на линиях фосфатирования по производительности
Почему на нижней стороне нагревателя собирается осадок
Зазор между погружным нагревателем из ПТФЭ и стенкой резервуара представляет собой зону низкого-потока. Нагреватель защищает зазор от циркуляции основного бака. Ил оседает в зазоре и накапливается, поскольку нет потока, который мог бы его унести.
Зазор также удерживает тепло. Нагреватель нагревает жидкость в зазоре, но жидкость не может выйти наружу. Захваченная жидкость застаивается, и осадок оседает быстрее. Сочетание низкого расхода и повышенной температуры ускоряет накопление ила.
Слой ила на нижней стороне нагревателя изолирован от основного резервуара. Тепло, генерируемое нагревателем, должно преодолеть слой осадка, прежде чем достичь стенок резервуара и основной жидкости. Ил увеличивает термическое сопротивление, что повышает температуру поверхности оболочки с обеих сторон. Более высокая температура ускоряет деградацию ПТФЭ и образование накипи на стороне процесса.
Термические последствия покрытия илом
Слой ила на нижней стороне нагревателя действует как изолирующий слой. Температура поверхности оболочки повышается, поскольку тепло не может уйти через осадок. Более высокая температура увеличивает движущую силу дальнейшего отложения осадка и ускоряет деградацию ПТФЭ.
Для обогревателя, работающего при мощности 1,2 Вт/см², слой осадка толщиной 10 мм с теплопроводностью 0,5 Вт/м·К добавляет примерно 24 градуса перепада температуры. Температура поверхности оболочки повышается на эту величину, что может привести к тому, что ПТФЭ перейдет в диапазон деградации.
| Толщина осадка | Термическое сопротивление | Увеличение ΔT поверхности | Влияние ПТФЭ на жизнь |
|---|---|---|---|
| 0 мм | 0 | Базовый уровень | Никто |
| 5 мм | 0.01 m²·K/W | 12 градусов | Умеренный |
| 10 мм | 0.02 m²·K/W | 24 градуса | Значительный |
| 15 мм | 0.03 m²·K/W | 36 градусов | Серьезный |
| 20 мм | 0.04 m²·K/W | 48 градусов | Критический |
Влияние толщины шлама на температуру поверхности оболочки из ПТФЭ при фосфатировании
Предотвращение накопления шлама под погружными нагревателями из ПТФЭ
Самая эффективная профилактика – устранить щель, где скапливается ил. Нагреватель, установленный заподлицо со стенкой резервуара, не имеет зазора. Нагреватель, установленный на кронштейне с регулируемым зазором, который можно промывать, имеет зазор, но зазор можно чистить.
Если зазор неизбежен, он должен быть доступен для очистки. ТЭН должен быть съемным, не разбирая бак, а зазор следует промывать при регламентных работах. Сливное отверстие в нижней части зазора позволяет вымывать осадок.
Регулярная очистка резервуара удаляет осадок до того, как он затвердеет. В резервуарах для фосфатирования с высоким образованием осадка резервуар может нуждаться в очистке каждые 3–6 месяцев. Во время очистки нагреватель следует снять, чтобы получить доступ к зазору.
| Меры профилактики | Эффективность | Выполнение | Расходы |
|---|---|---|---|
| Скрытый монтаж | Высокий | Конструкция обогревателя | Низкий |
| Доступный разрыв | Умеренный | Монтажная конструкция | Умеренный |
| Регулярная чистка резервуара | Высокий | График технического обслуживания | Умеренный |
| Илоуловитель | Умеренный | Конструкция резервуара | Выше |
Меры по предотвращению накопления шлама под погружными нагревателями из ПТФЭ
Когда покрытие от ила указывает на проблему проектирования
Нагреватель, который быстро накапливает ил, несмотря на регулярную очистку, указывает на то, что конструкция резервуара позволяет твердым частицам оседать в недоступном месте. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с установкой заподлицо-или самодренируемым зазором устраняет основную причину накопления шлама. Процесс спецификации требует химического состава ванны, скорости образования осадка, конструкции резервуара и необходимой мощности. На предприятиях с линиями фосфатирования этот-специальный подход снижает перегрев, связанный с осадком-, и продлевает срок службы нагревателя.
