Растворенные газы при нагревании образуют микропузырьки и вызывают кавитационное напряжение на внешней оболочке нагревателя.
Свежеприготовленная технологическая жидкость часто содержит большие объемы растворенного воздуха или газа,-образующегося в результате реакции. Без адекватной дегазации эти растворенные компоненты разделяются на крошечные микропузырьки при повышении температуры жидкости вокруг погружного нагревателя из ПТФЭ. Быстрое образование и коллапс пузырьков создают периодические микро-ударные нагрузки, действующие на поверхности фторполимеров. Непрерывное кавитационное напряжение постепенно приводит к образованию подповерхностных микро-пустот. Нагреватели, работающие в полностью дегазированной жидкости, избегают повторного воздействия пузырьков и сохраняют компактную неповрежденную матрицу. Постоянная активность микропузырьков расширяет пустоты, образуя стабильные пути проникновения агрессивных сред. Сочетание кавитационной механической усталости и химической инфильтрации приводит к образованию кратеров-, как деградация поверхности и постепенное ухудшение изоляции погружного нагревателя из ПТФЭ.
Лабораторные сравнительные испытания показывают, что погружной нагреватель из ПТФЭ, работающий на полностью дегазированной жидкости, сохраняет стабильный срок службы 18–24 месяца. Нагреватели, подвергшиеся воздействию недостаточно дегазированного раствора, в течение 10 месяцев подвергаются быстрому расширению подповерхностной полости. В этой статье анализируются механизмы деградации композитов в результате кавитации, вызванной неполной дегазацией, иллюстрируются-компромиссы между упрощенной подготовкой жидкости и противо-кавитационной защитой, а также приводятся стандарты соответствия дифференцированному риску-.
Основной инженерный компромисс-между сокращенными процедурами дегазации жидкости и контролем кавитационных повреждений
Пропуск длительных этапов дегазации ускоряет подготовку ванны и сокращает время ожидания запуска, однако невыпущенный растворенный газ вызывает непрерывную кавитацию микропузырьков в погружном нагревателе из ПТФЭ. Внедрение вакуумной дегазации или продленной циркуляции принципиально устраняет избыток растворенного газа, но при этом удлиняет цикл подготовки жидкости и потребляет дополнительную энергию. Стандартный погружной нагреватель из ПТФЭ с едиными-стенками не имеет-стойкой к кавитации армирования поперечными-сшивками. Повторяющийся шок от коллапса пузырьков превращает изолированные микро-пустоты во взаимосвязанные сети кратеров-дефектов.
Таблица рисков кавитации и степени неполной дегазации и погружной нагреватель из ПТФЭ
| Ежедневное время воздействия недегазированной жидкости | Уровень насыщения растворенным газом | Скорость накопления деградации | Срок службы | Рекомендуемая структура |
|---|---|---|---|---|
| Меньше или равно 3 часам, достаточная пред-дегазация | Насыщенность Меньше или равна 60 % | Медленные слабые рассеянные подповерхностные микропустоты | 17–23 месяца | Стандартный формованный погружной нагреватель из ПТФЭ |
| Сокращенный процесс дегазации продолжительностью 3–7 часов | Насыщенность 60–82 % | Умеренное расширение подповерхностных полостей каналов | 11–15 месяцев | Погружной нагреватель из ПТФЭ средней толщины с поперечными-кавитационными-ударными буферами средней толщины-стенок |
| >7 часов прямого нагрева без дегазации | Насыщенность >82% | Быстро сгруппированные зоны кратеров и неравномерное истончение поверхности | 4–9 месяцев | Бесшовный погружной погружной нагреватель из формованного ПТФЭ из фторопласта с толстыми-стенками, с высоким поперечным-связыванием,-антикавитационным способом |
Двойной кавитационный удар и механизм химического разложения
Растворенный газ распадается на микропузырьки, прилегающие к нагретым поверхностям погружного нагревателя из ПТФЭ. Быстрое схлопывание пузыря создает локализованное ударное напряжение, создавая неглубокие подземные полости. Коррозионная жидкость проникает в эти пустоты во время последующих термических циклов. Каждый раунд образования и коллапса пузырьков еще больше увеличивает размеры полости. Агрессивная среда продолжает мигрировать внутрь к зазорам между поврежденной кратерами внешней оболочкой из ПТФЭ и внутренним теплоизоляционным наполнителем. Остатки проводящей реакции накапливаются внутри подземных полостей, образуя постоянные пути утечки, которые постепенно снижают сопротивление изоляции в течение повторяющихся рабочих циклов.
Шероховатые поверхности кратеров создают благоприятные места для зарождения новых пузырьков, усиливая интенсивность кавитации и создавая самоподпитываемую петлю разрушения. Серьезные повреждения концентрируются на поверхностях нагревателя, обращенных к входящему потоку жидкости с высоким содержанием растворенного газа.
Производственные опасности
Сгруппированные полости в форме кратеров- ухудшают изоляционные характеристики погружного нагревателя из ПТФЭ и вызывают незапланированные отключения защиты от утечек, нарушая непрерывный рабочий процесс обработки поверхности. Осадки, попавшие внутрь кратеров, создают постоянные тепловые барьеры и локализованные горячие точки, что приводит к нестабильному качеству обработки заготовок и увеличению количества брака. Прогрессирующее углубление кратера в конечном итоге приводит к появлению сквозных отверстий, что приводит к локальному короткому замыканию-и поломке нагревателя. Мелкие хрупкие фрагменты ПТФЭ отслаиваются от границ кратеров и загрязняют технологическую жидкость, вызывая загрязнение микрочастицами прецизионных электронных подложек.
Соответствующие решения по смягчению последствий
На производственных линиях с низким-газонасыщением-, следующих полным протоколам дегазации, можно использовать стандартный формованный погружной нагреватель из ПТФЭ; зарезервируйте достаточное время циркуляции после приготовления жидкости. Мастерские со средней кавитацией-риском выбирают средние поперечные-кавитационные-амортизирующие погружные нагреватели из ПТФЭ средней толщины-стенок с плотной молекулярной структурой, чтобы ограничить расширение пустот под ударом пузырьков. Производственные линии, в которых используется быстрое пополнение жидкости без дегазации, должны быть оборудованы бесшовными погружными-толстыми-стенками с противо-кавитационным формованием ПТФЭ-нагревателями, способными выдерживать длительные-ударные нагрузки, связанные с образованием микропузырьков. Правила вспомогательной эксплуатации: активировать циркуляцию до повышения температуры; установить установки вакуумной дегазации для вновь смешанных ванн; избегайте быстрого повышения температуры-негазированной жидкости.
Заключение
Кавитационные повреждения, вызванные негазированной жидкостью, имеют отчетливые кратерные-образные особенности поверхности, которые легко отличить от общей химической коррозии. Разрушение происходит в результате механического удара, вызванного схлопыванием пузырька, а не в результате прямого травления среды. Обычные тонкостенные погружные нагреватели из ПТФЭ с тонкими-стенками не обладают достаточной поверхностной прочностью, чтобы противостоять постоянным микро-ударным нагрузкам. Стандартизация процедур дегазации жидкости перед нагреванием представляет собой наиболее прямую профилактическую меру. Инженеры-технологи должны контролировать уровень растворенного газа во время подготовки ванны, чтобы избежать постоянной кавитации и преждевременного выхода из строя нагревателя.
