Попеременное замораживание-Оттаивание. Напряжение расщепляет внутренние интерфейсные слои пластины.
Сезонные остановки мастерских, хранение резервуаров на открытом воздухе и низкая зимняя температура окружающей среды вызывают частые циклы замораживания-оттаивания простаивающих погружных нагревательных пластин из ПТФЭ. Остаточная жидкость, попавшая внутрь поверхностных микро-пор, замерзает и расширяется, создавая огромное внутреннее растягивающее напряжение. Повторяющиеся циклы замораживания и оттаивания отделяют внешнюю оболочку из ПТФЭ от внутреннего наполнителя теплоизоляции, образуя невидимые пустоты отслаивания. Пластины, работающие при постоянной умеренной температуре, имеют стабильное внутреннее соединение, а циклическое замораживание-оттаивание постепенно создает слоистые зазоры. Пустоты блокируют теплообмен и усиливают локальный перегрев во время повторного нагрева, ускоряя инфильтрацию ионов и растрескивание поверхности, а также значительно сокращая срок службы погружных нагревательных пластин из ПТФЭ.
Лабораторные сравнительные испытания показывают, что нагревательные погружные пластины из ПТФЭ, хранящиеся при постоянной температуре без замерзания, сохраняют стабильный срок службы 18–24 месяца. В изделиях, подвергающихся ежедневным циклам замораживания-оттаивания, в течение 10 месяцев развиваются серьезные внутренние повреждения в виде расслоения. В этой статье описываются механизмы механического-оттаивания-термической деградации, анализируются-компромиссы между недорогим-стоящим хранением на открытом воздухе и защитой от-замерзания, а также приводятся соответствующие стандарты по градуированной морозостойкости-устойчивости.
Основной инженерный компромисс-между неизолированным холодильным хранилищем и контролем замораживания-оттепели
Хранение нагревательных пластин на открытом воздухе без теплоизоляции сокращает инвестиции в изоляцию склада и трудозатраты на техническое обслуживание, однако расширение остаточной воды во время замерзания постоянно приводит к разделению внутренних композитных слоев погружных нагревательных пластин из ПТФЭ. Установка внутреннего хранилища с постоянной-температурой и слив остатков жидкости перед отключением принципиально устраняет стресс от замерзания-оттаивания, но увеличивает затраты на обогрев хранилища и слив жидкости. Стандартные нагревательные погружные пластины из ПТФЭ с однородными стенками-имеют обычную одно-связывающую структуру без низко-гибкого армирования поперечными-связями при низких температурах. Повторяющееся напряжение расширения при замерзании быстро приводит к образованию внутренних пустот-расслоения большой площади после десятков чередующихся циклов холода-тепла.
Таблица рисков расслоения-цикла оттаивания и нагрева погружных пластин из ПТФЭ
| Ежедневные заморозки-Циклы чередования оттепелей | Минимальная температура окружающей среды | Скорость деградации внутреннего расслоения | Срок службы | Рекомендуемая структура |
|---|---|---|---|---|
| Меньше или равно 1 циклу в день, хранение в помещении с постоянной температурой | Выше 5 градусов | Медленные крошечные разбросанные внутренние пустоты | 17–23 месяца | Стандартные формованные нагревательные погружные пластины из ПТФЭ |
| 1–3 цикла в день, частичное размещение на открытом воздухе на ночь | 0 ~ 5 градусов | Умеренное непрерывное послойное разделение | 11–15 месяцев | Среднепоперечные-низкотемпературные-гибкие нагревательные погружные пластины из ПТФЭ со средней толщиной-стенок |
| >3 цикла в день, длительное-хранение на открытом воздухе в неизолированном состоянии. | Ниже 0 градусов | Быстрое расслоение-площади и локальное растрескивание поверхности | 4–9 месяцев | Бесшовные формованные нагревательные погружные пластины из формованного ПТФЭ из формованного ПТФЭ с высоким поперечным сечением-толстыми-стенками и защитой от-замерзания-расслаивания |
Двойное замораживание-Механизм термического разложения
Остаточная технологическая жидкость, запертая в микропорах поверхности ПТФЭ, резко расширяется при замерзании, оказывая растягивающее усилие наружу, разрывая границу раздела между внешней оболочкой из фторполимера и внутренним изоляционным наполнителем. Каждый цикл оттаивания позволяет большему количеству агрессивной жидкости просачиваться во вновь образованные слоистые пустоты. При возобновлении нагрева захваченная жидкость закипает и испаряется внутри зазоров расслоения, создавая вторичное внутреннее давление и локальный перегрев, что приводит к ослаблению компактности поверхности ПТФЭ и образованию поверхностных микро-трещин. Коррозионные ионы накапливаются внутри внутренних пустот, образуя распределенные проводящие каналы утечки, которые постоянно снижают общее сопротивление изоляции. Пустоты отслаивания серьезно препятствуют рассеиванию тепла, создавая постоянные горячие точки, ускоряющие молекулярную релаксацию и расширение трещин, образуя само-петлю старения. Все критические повреждения концентрируются на участках пластин с захваченной остаточной жидкостью.
Производственные опасности
Внутренние пустоты в результате расслоения снижают эффективность теплообмена и сопротивление изоляции нагревательных погружных пластин из ПТФЭ, что приводит к частым срабатываниям сигнализации об утечке и вынужденной остановке производства. Локальные горячие точки из-за плохой теплопроводности вызывают неравномерность температуры ванны и нестабильное качество обработки заготовки, что приводит к увеличению количества брака. Расширяющиеся слоистые пустоты в конечном итоге пробивают внешнюю стенку из ПТФЭ, что приводит к короткому замыканию-внутренних проводов и полному разрушению пластин. Отслаивающиеся хрупкие фрагменты ПТФЭ загрязняют химические ванны и создают дефекты частиц на прецизионных заготовках.
Соответствующие решения по смягчению последствий
В цехах холодного хранения с низким-циклом и постоянной температурой в помещении можно использовать стандартные формованные нагревательные погружные пластины из ПТФЭ; полностью сливайте остатки жидкости перед длительными простоями, чтобы уменьшить количество захваченной воды. Производственные линии со средней частотой замораживания-оттаивания выбирают среднепоперечные-низко-гибкие-температурные гибкие-стенные нагревательные погружные пластины из ПТФЭ с высокой прочностью межслойного соединения. На предприятиях с долгосрочным-холодным хранением на открытом воздухе должны использоваться бесшовные погружные нагревательные погружные пластины из формованного ПТФЭ с высоким поперечным-толстым-стенками, защищающие от-замораживания-расслаивания, чтобы выдерживать циклическое напряжение расширения при замерзании. Правила вспомогательной эксплуатации: перед сезонным отключением слить всю оставшуюся жидкость ванны; установить теплоизоляционные покрытия для неиспользуемых резервуаров; зимой поддерживать температуру окружающей среды в цехе выше точки замерзания.
Заключение
Внутренние пустоты, возникающие из-за расслоения большой площади, и растрескивание поверхности погружных нагревательных пластин из ПТФЭ при периодических циклах замораживания-оттаивания вызваны совместным механическим напряжением, расширением при замерзании и деградацией внутренних пустот из-за перегрева, а не стабильным-равномерным температурным старением. Обычные несшитые тонкие-стеновые плиты не имеют низкотемпературного гибкого армирования, позволяющего противостоять циклическому замораживанию-оттаиванию и переменному напряжению. Стандартизированные схемы слива жидкости и теплоизоляции хранения в сочетании с низко-термостойкими-толстостенными-погружными нагревательными пластинами из ПТФЭ, основанными на частоте циклов замораживания, могут эффективно ограничивать внутреннее разделение слоев и продлевать срок службы резервуарных систем для влажной обработки, оснащенных погружными нагревательными пластинами из ПТФЭ.
