Хрупкое растрескивание в результате термоокислительного старения относится к длительной-службе футеровки из PFA при постоянной высокой температуре и кислородсодержащей-технологической атмосфере. Молекулярная цепь полимера подвергается окислительной деградации и разрыву цепи, в результате чего фторопласт теряет первоначальную прочность, постепенно становится жестким и хрупким. При изменении температуры, среднем давлении и незначительной вибрации на поверхности футеровки появляются неравномерные трещины, которые распространяются внутрь вплоть до полного разрушения. Коррозионная среда проникает в трещинный зазор и отделяет футеровку от стальной основы, что в конечном итоге приводит к отслоению фрагментов футеровки и утечке через проникновение в базовую трубу. Эти повреждения связаны с необратимым химическим старением самого фторполимера, которое в основном проявляется в трубопроводах с длительной-высокой-непрерывной эксплуатацией.
1. Механизм окислительного старения и хрупкости.
PFA при длительном-воздействии в аэробной среде с высокой-температурой запускает реакцию свободнорадикального окисления в молекулярных цепях. Молекулы кислорода атакуют углеродные-углеродные связи в полимерной цепи, разрывая длинные молекулярные цепи на короткие фрагменты и образуя при этом полярные окисленные группы. Исходная сила межмолекулярного запутывания резко уменьшается, удлинение материала и ударная вязкость явно снижаются, а футеровка переходит из гибкого вязкого состояния в твердо-хрупкое состояние. Микротрещины возникают на участках-концентрированных напряжений хрупкой футеровки под действием циклической нагрузки термического расширения и сжатия. Трещины быстро расширяются в направлении молекулярного разрушения без явной пластической деформации. В отличие от деформации термической экструзии, вызванной несоответствием коэффициента расширения, эта поломка связана с химическим повреждением молекулярной структуры, а не с чистой физической размерной деформацией.
2. Типичные места, склонные к растрескиванию при термическом старении.
Секции прямого нагрева, ближайшие к источнику тепла, с самой высокой долговременной-стабильной температурой;
Высшие точки трубопровода, где скапливается газофазная среда и высока концентрация кислорода;
Отводы и гнутые детали, подвергающиеся знакопеременной нагрузке на изгиб при колебаниях температуры;
Тонкие участки футеровки с малым запасом материала и более высокой скоростью старения;
Участки трубопровода часто попеременно отключаются при сверх-высокой температуре и при комнатной температуре.
3. Основные факторы, ускоряющие старение
Длительная-работа с превышением верхнего предела постоянной допустимой температуры эксплуатации PFA;
Высокое содержание кислорода в газожидкостной смешанной среде, постоянно поставляющей источники реакций окисления;
Добавление в технологическую среду сильных окислителей для ускорения разрыва молекулярных цепей;
Необоснованная рецептура футеровочного сырья с недостаточным содержанием анти-стабилизатора;
Длительное-непрерывное производство без остановок и отсутствия интервалов для замедления реакции старения.
4. Полные-технические меры по предотвращению и контролю ссылок
① Строго зафиксируйте верхний предел долгосрочной-рабочей температуры.
Не допускайте превышения температуры, превышающей номинальный температурный диапазон футеровки из PFA.
② Оптимизация состава технологической среды для уменьшения избытка сильных окислительных компонентов.
Отключите химическую движущую силу окислительной деградации со стороны среды.
③ Во время индивидуальной настройки футеровки выберите смолу PFA с модифицированной формулой, предотвращающей-старение.
Добавьте термостабилизаторы, чтобы замедлить разрушение молекулярной цепи в результате окисления.
④ Организуйте регулярные периоды периодического отключения и охлаждения.
Уменьшите совокупный ущерб от термического старения за счет периодического снижения температуры.
⑤ Регулярно проводите эндоскопическое наблюдение и проверку гибкости основных участков труб,-подверженных старению.
Замените сильно охрупченную футеровку трубопроводов до образования трещин.
5. Сравнительная таблица эффективности профилактики
表格
| Режим работы и материала | Риск растрескивания при термическом старении | Предложение по применению |
|---|---|---|
| Длительное-перегрев + высокая окислительная среда + отсутствие периодического обслуживания | Хрупкое растрескивание и фрагментация футеровки происходят в течение фиксированного цикла эксплуатации. | Заменить облицовкой из модифицированного фторопласта, устойчивой к высоким-температурам. |
| Строгий контроль температуры + ограничение средней степени окисления + регулярное техническое обслуживание при простоях | Эффективно замедляет процесс молекулярного старения и хрупкости. | Стандартные эксплуатационные характеристики для высокотемпературных-трубопроводов отопления с футеровкой из PFA |
| Модифицированная футеровка, защищающая-окисление + блокировка температуры в режиме реального-времени + ежегодная проверка работоспособности футеровки | Чрезвычайно низкий срок старения, устраняющий скрытые проблемы | Предпочтительная схема непрерывного производства высоко-анти-коррозионного нагревательного оборудования |
Заключение
Хрупкое растрескивание футеровки из PFA в результате термоокислительного старения вызвано-высокотемпературной кислородной эрозией, разрушающей молекулярные цепи полимера, что приводит к необратимому охрупчиванию материала футеровки и растрескиванию,-индуцированному напряжением. Основные профилактические меры включают жесткий контроль рабочей температуры, снижение содержания окислительных компонентов в транспортирующей среде, использование модифицированных материалов футеровки, предотвращающих старение, а также организацию периодического останова, технического обслуживания и проверки производительности. Полный-контроль процесса выбора материала, управление параметрами процесса и обслуживанием оборудования может исключить несчастные случаи с утечками, вызванные старением и фрагментацией нагревательных труб с футеровкой из PFA.
