Жесткая фосфатная корка образует тепловые барьеры и циклический тепловой стресс
Ванны для фосфатирования металлов и конверсионного покрытия поверхностей содержат большое количество ионов фосфата, которые осаждаются в плотные, жесткие фосфатные отложения на поверхности погружного нагревателя из ПТФЭ во время длительного-нагревания. Эта твердая чешуя обладает сверх-низкой теплопроводностью, удерживает избыточное тепло под корой и образует стабильные локальные горячие точки. Каждый цикл нагрева-охлаждения создает огромное дифференциальное напряжение расширения между хрупкими фосфатными отложениями и гибкой подложкой из ПТФЭ, вызывая образование поверхностных и подповерхностных трещин. В отличие от погружного нагревателя из ПТФЭ, который регулярно очищается от накипи и имеет гладкие чистые поверхности, толстые фосфатные корки постоянно расширяют каналы трещин для проникновения коррозионных ионов, сочетая повреждение от термического напряжения с химической эрозией, вызывая неравномерное утончение стенок и скрытое ухудшение изоляции.
Лабораторные сравнительные испытания показывают, что погружной нагреватель из ПТФЭ с еженедельным удалением фосфатной накипи обеспечивает стабильный срок службы 18–24 месяца. В изделиях, покрытых стойким толстым фосфатным слоем, в течение 10 месяцев развивается сильное растрескивание под воздействием термического напряжения. В этой статье анализируется термическое-механическое-химическое разложение композитов, иллюстрируется-компромиссы-между длительными интервалами удаления накипи и термической защитой, а также приводятся градуированные стандарты соответствия требованиям по защите от-фосфатных-накипи.
Основной инженерный компромисс-между нечастым удалением накипи и контролем термического растрескивания
Продление циклов очистки от фосфатных отложений сокращает потребление химикатов и время простоев производства, однако твердая накипь постоянно накапливается, вызывая циклические трещины от термического напряжения в погружном нагревателе из ПТФЭ. Еженедельное кислотное циркуляционное удаление накипи растворяет рыхлые фосфатные отложения до образования твердой корки и принципиально устраняет-источники улавливания тепла, но увеличивает затраты на химикаты и объем рутинных работ по техническому обслуживанию. Стандартный погружной нагреватель из ПТФЭ с однородными-стенками не имеет высоко-прочных- армирующих поперечных связей, чтобы противостоять повторяющемуся напряжению теплового расширения, вызываемому фосфатными отложениями. Длительное-масштабное покрытие быстро превращает разбросанные крошечные трещины в взаимосвязанные целые-сети поверхностных трещин.
Уровень фосфатных отложений и погружной нагреватель из ПТФЭ Таблица риска термического растрескивания
| Ежедневные часы покрытия | Толщина фосфатной корки | Скорость деградации термического напряжения | Срок службы | Рекомендуемая структура |
|---|---|---|---|---|
| Меньше или равно 3 часам, еженедельное кислотное удаление накипи. | Тонкая прерывистая пленка | Редкие слабые поверхностные микротрещины- | 17–23 месяца | Стандартный формованный погружной нагреватель из ПТФЭ |
| 3–7 часов, удаление накипи только раз в две недели | Средняя сплошная корка | Умеренное расширение подповерхностных трещин | 11–15 месяцев | Погружной нагреватель из ПТФЭ средней толщины-с высокой-прочностью-стенками средней толщины |
| >7 часов, без регулярного удаления накипи | Толстый сплавленный жесткий фосфатный слой | Быстрая плотная сеть трещин и локализованное истончение | 4–9 месяцев | Бесшовный погружной нагреватель из формованного под напряжением ПТФЭ из формованного под напряжением-толстого-стенного анти-фосфатного-нагревателя из ПТФЭ |
Двойной механизм термического-напряжения и химического разложения
Ионы фосфата осаждаются и сплавляются в твердую окалину, прочно связанную с поверхностью погружного нагревателя из ПТФЭ. Плохая теплопроводность окалины удерживает тепло и резко повышает температуру подложки. При нагревании фосфатная корка расширяется меньше, чем фторполимер, и выдавливает ПТФЭ с образованием поверхностных трещин; во время охлаждения твердая окалина сжимается медленнее, открывая существующие трещины и расширяя подповерхностные каналы. Коррозионная жидкость ванны просачивается в сеть трещин и проникает в зазоры между внешней оболочкой из ПТФЭ и внутренней теплоизоляцией. Остатки проводящих фосфатных солей накапливаются внутри слоев изоляции, образуя постоянные каналы утечки, которые постепенно снижают общее сопротивление изоляции. Потрескавшиеся шероховатые поверхности захватывают больше осадков фосфатов в циркулирующей жидкости, утолщая корку накипи и усиливая циклическое тепловое напряжение, что приводит к само-ухудшающемуся циклу старения. Все серьезные повреждения концентрируются на участках пластин, полностью покрытых расплавленным фосфатным налетом.
Производственные опасности
Сети трещин, вызванных термическим напряжением, снижают сопротивление изоляции погружного нагревателя из ПТФЭ и вызывают частые отключения защиты от утечек, нарушая непрерывное производство партий фосфатирования. Тепло, заблокированное фосфатной окалиной, создает фиксированные горячие точки на полосе, что приводит к нестабильной толщине конверсионной пленки и более высокому проценту брака заготовок. Прогрессирующее локальное утончение стенок вдоль сети трещин в конечном итоге приводит к образованию сквозных отверстий, что приводит к локальному короткому замыканию-и полному списанию погружного нагревателя из ПТФЭ. Отслаивающиеся хрупкие фрагменты ПТФЭ смешиваются с фосфатирующими ваннами и образуют дефекты на металлических поверхностях деталей.
Соответствующие решения по смягчению последствий
В резервуарах для фосфатирования с низким-накипением и еженедельным кислотным удалением накипи можно использовать стандартный литой погружной нагреватель из ПТФЭ; установите пред-фильтры для улавливания взвешенных осадков фосфатов в циркулирующей жидкости. На производственных линиях со средней степенью фосфатного загрязнения выбираются погружные нагреватели из ПТФЭ со средними поперечными-сшивками, высокой-прочностью, средней-стенкой и гибкой молекулярной структурой, которые смягчают циклическое тепловое расширение. Линии массового производства со стойкой толстой фосфатной коркой должны быть оборудованы бесшовными погружными нагревателями из ПТФЭ, формованными под напряжением, с -толстыми-стенками и защитой от-фосфатов-напряжения, чтобы противостоять долговременному-термическому растрескиванию, вызванному масштабированием-. Правила вспомогательной эксплуатации: в технологические ванны добавлять ингибиторы фосфатных отложений; проводить еженедельную промывку циркуляции кислотой низкой-концентрации; увеличьте скорость потока насоса, чтобы усилить размыв жидкости на поверхностях нагревателя.
Заключение
Плотная сеть трещин от термического напряжения и неравномерное локализованное утончение стенок погружного нагревателя из ПТФЭ под твердыми фосфатными отложениями возникают в результате сопряженного циклического дифференциального механического напряжения при расширении и ускоренной инфильтрации коррозионных ионов через трещины, вызванные накипью-, а не из-за равномерного старения в чистой циркулирующей жидкости. Обычный несшитый погружной нагреватель из ПТФЭ с тонкими-стенками не имеет высокой-прочности в армировании поперечных-связей, чтобы выдерживать повторяющиеся нагрузки при нагреве-охлаждении от жестких фосфатных корок. Стандартизированные еженедельные протоколы удаления накипи и подавления накипи в сочетании с погружным нагревателем из ПТФЭ с поперечными-толстыми-шовными связями, основанными на степени покрытия накипью, могут эффективно сдерживать распространение сети трещин и продлевать срок службы систем резервуаров для мокрой обработки фосфатирования, оснащенных погружным нагревателем из ПТФЭ.
