Фторполимер PFA подвергается упрочнению молекулярной цепи и снижению ударной вязкости в условиях длительной-сверх-рабочей среды при низких температурах. Когда температура окружающей среды падает ниже минимально допустимой температуры эксплуатации материала, покрытие теряет гибкость и переходит в хрупкое состояние. Незначительная внешняя вибрация, удар или термическое напряжение могут привести к появлению крошечных трещин на поверхности футеровки. Трещины расширяются и соединяются между собой при изменении температуры, позволяя коррозионной среде проникать к границе раздела подложки, что приводит к образованию пузырей, отслаиванию и разрушению футеровки. Это хрупкое растрескивание при низких-температурах легко возникает в зимнем уличном оборудовании и криогенных технологических трубопроводах, что является типичным проявлением старения фторопластовых анти-коррозионных покрытий из-за воздействия окружающей среды.
1. Микроскопический механизм низкотемпературной хрупкости.
При нормальной температуре молекулярная цепь ПФА обладает определенной степенью вращательной активности, что придает покрытию пластичность и ударопрочность. В условиях низких-температур тепловое движение полимерных цепей существенно ослабевает, движение молекулярных сегментов ограничивается, материал переходит из вязкого состояния в жестко-хрупкое состояние, резко падает способность противостоять внешним напряжениям. Незначительные механические удары или термические усадочные нагрузки непосредственно создают микротрещины на покрытии. После повторного повышения температуры трещины не могут автоматически зажить; Циркуляция холодных и горячих условий постоянно увеличивает ширину и глубину трещин. Коррозионная жидкость проникает в трещины, создает осмотическое давление между покрытием и металлической основой и, наконец, вызывает расслоение большой-площади и отслаивание анти-коррозионного слоя. В отличие от термоокислительного старения, это повреждение в основном вызвано снижением подвижности молекулярных цепей при низкой температуре.
2. Типичные сценарии применения, склонные к хладноломкому растрескиванию.
Трубы отопления прокладываются на открытом воздухе в суровых холодных районах, подвергающихся отрицательным температурам зимой;
Криогенное холодильное и низкотемпературное-реакционное оборудование с температурой среды, близкой к нулю или ниже точки замерзания;
Оборудование было остановлено на ночь, остаточная жидкость замерзла и расширилась, выдавив покрытие изнутри;
Тонкое покрытие недостаточной толщины и не допускающее деформации при низких-температурных буферах;
Покрытие с неполным спеканием и рыхлой внутренней структурой более чувствительно к температурным усадочным нагрузкам.
3. Ключевые факторы, ускоряющие хрупкое разрушение при низких-температурах
Рабочая температура ниже минимальной температуры хрупкого перехода обычного сырья PFA;
Попеременная резкая разница температур между сверх-низкой и нормальной температурой работы;
Остаточная вода внутри трубопровода замерзает и расширяется, создавая внутреннюю силу выдавливания футеровки;
Небольшая толщина покрытия с плохой способностью к распределению напряжений и предотвращению усадочной деформации;
Никаких анти-низко-модификаций порошка PFA, единственная обычная формула со слабой морозостойкостью.
4. Полные-меры по предотвращению-холодной-ломкости и контролю хрупкости
① Использование низкотемпературного модифицированного специального сырья PFA.
Выбирайте сополимеризованный морозостойкий-порошок PFA, чтобы снизить температуру хрупкого перехода и сохранить гибкость цепи при низкой температуре.
② Соответствующим образом увеличить общую толщину покрытия.
Утолщайте слой футеровки, чтобы улучшить амортизацию напряжений и избежать образования сквозных трещин, вызванных усадкой.
③ Установите меры по сохранению тепла и защите-замерзания внешнего оборудования.
Оберните теплоизоляционной ватой и защитной оболочкой наружные трубопроводы, чтобы предотвратить прямое длительное-воздействие низких-температур.
④ Во время остановки тщательно опорожнить остаточную среду.
Слейте всю жидкость внутри трубки, чтобы расширение объема после замерзания не повредило покрытие.
⑤ Избегайте внезапного повышения и падения температуры.
Осуществляйте постепенную регулировку температуры, чтобы уменьшить термическую усадку и напряжение расширения покрытия.
5. Сравнительная таблица эффективности защиты
表格
| Рабочее состояние и схема покрытия | Риск холодного хрупкого растрескивания | Предложение по применению |
|---|---|---|
| Обычный PFA + среда длительного-замерзания без изоляции | Быстрое растрескивание и отслаивание футеровки в течение короткого периода эксплуатации. | Замените морозостойким-материалом с внешней защитой от тепла. |
| Низко-модифицированный PFA + стандартная теплоизоляционная обработка | Значительно снижает вероятность хрупкого растрескивания | Стандартная конфигурация низкотемпературного трубопровода-трубопровода |
| Утолщенная подкладка + стандартизированное управление дренажем | Минимальная склонность к повреждению при низких-температурах | Предпочтительный вариант: сильный холод на открытом воздухе и криогенный процесс. |
Заключение
Хладноломкое разрушение покрытия из PFA происходит из-за подавления замерзанием движения молекулярных цепей полимера, что приводит к потере ударной вязкости и образованию трещин под напряжением. Средства контроля активной зоны переходят на модифицированное сырье, устойчивое к низким-температурам, увеличивают толщину покрытия для буфера напряжений, добавляют внешние теплоизоляционные средства для изоляции от низких температур и позволяют избежать повреждений, вызванных расширением при замерзании, путем слива остаточной жидкости. Комплексная оптимизация формулы материала, структурной защиты и эксплуатационных характеристик может эффективно предотвратить растрескивание футеровки и выход из строя, вызванные хрупкостью при низких-температурах.
