Летний всплеск неудач
Записи о техническом обслуживании гальванических предприятий во влажном климате демонстрируют последовательную картину: отказы металлических теплообменников происходят с июля по сентябрь. В тех же теплообменниках, которые надежно работают в засушливые зимние месяцы, возникают точечные утечки, утечки пара в фитингах и неожиданные нарушения границ давления в самый жаркий и самый влажный период года.
Условия процесса не изменились. Температура ванны, давление пара и концентрации химикатов идентичны зимним условиям. Что изменилось, так это внешняя среда. Летний воздух при температуре 35 градусов и относительной влажности 85% содержит более 30 граммов воды на кубический метр. Когда этот воздух контактирует с холодными непогружёнными частями теплообменника-паропровода,-паропроводов, линий возврата конденсата, опорных кронштейнов-, влага конденсируется. Образующаяся в результате тонкая пленка воды на металлических поверхностях в сочетании с переносимыми по воздуху загрязнителями и циклическими влажными-сухими колебаниями дневных-ночных температур создает идеальные условия для атмосферной точечной коррозии.
Этот внешний механизм коррозии действует независимо от технологической-коррозии, на которую обычно влияет выбор материала. Титановый змеевик, который абсолютно -устойчив к коррозии в гальванической ванне, все равно может выйти из строя из-за внешнего точечного повреждения во влажном воздухе над поверхностью ванны.
Механизм летней конденсации
Не-погружаемые секции теплообменника работают при температурах ниже точки росы окружающего летнего воздуха в определенные периоды ежедневного цикла. Когда подача пара отключается во время ночного отключения, температура металла выравнивается с температурой окружающего воздуха. Поскольку утреннее солнце нагревает воздух быстрее, чем металл, металл становится поверхностью конденсации. Образуется роса.
Эта роса не является чистой водой. Он поглощает переносимые по воздуху химические вещества, присутствующие в атмосфере гальванического цеха-кислотные туманы с открытых поверхностей резервуаров, хлориды из химикатов для очистки воды, соединения серы из-за недостаточной вентиляции. Тонкая пленка конденсата становится разбавленным, но агрессивным электролитом.
В течение дня при включенном паре поверхность металла нагревается и конденсат испаряется. Растворенные химикаты не испаряются. Они остаются на поверхности в виде концентрированных твердых остатков. Следующий цикл конденсации повторно-растворяет их, создавая концентрированную пленку электролита. В течение нескольких недель этого ежедневного цикла циклическая смена влажного-сухого-концентрата создает условия образования язв, гораздо более агрессивные, чем постоянное погружение в тот же номинальный химический состав.
Таблица 1. Степень сезонной внешней коррозии в зависимости от материала теплообменника (влажный субтропический климат, средняя относительная влажность летом 80%)
| Материал | Скорость питтинга летом по сравнению с зимой | Механизм конденсатной коррозии | Визуальные индикаторы | Модель отказа |
|---|---|---|---|---|
| Нержавеющая сталь 304 | 5-10× увеличение | Хлоридные питтинги в пленке конденсата | Ржавые-пятна на опорах | Мелкие утечки в зонах конденсации |
| Нержавеющая сталь 316L | 3-7× увеличение | Хлоридная коррозия (отсроченная) | Легкое окрашивание | Протечки через точечные отверстия через 2-3 лета. |
| Титан 2 класса | 2-4× увеличение | Щелевая коррозия под влажными отложениями | Отложения белой соли | Локальная потеря стенки в щелях |
| Медь-Никель 90/10 | Увеличение в 2-3 раза | Равномерная коррозия + обесцинкование | Зеленая патина | Общее истончение |
| ПТФЭ | 1,0× (без увеличения) | Отсутствие механизма коррозии | Без изменений | Нет режима атмосферного отказа |
ПТФЭ: не реагирует на влажность
ПТФЭ не корродирует под воздействием атмосферы при любом уровне влажности. Связи углерод-фтор непроницаемы для воды, кислорода и разбавленных химических веществ, присутствующих в конденсированной влаге. Не существует пассивной пленки, которая могла бы разрушиться при мокрой-сухой езде на велосипеде. Для преимущественной атаки не существует границ зерен. Никакой электрохимической активности нет.
Поверхностная энергия 18-20 мН/м делает ПТФЭ гидрофобным. Вода капает, а не смачивает поверхность. Тонкая сплошная пленка электролита, вызывающая атмосферную коррозию металлов, не может образоваться на ПТФЭ. Конденсат образуется в виде изолированных капель, которые скатываются или испаряются, не оставляя непрерывного проводящего пути.
Эта устойчивость распространяется на все компоненты трубок теплообменника из ПТФЭ-, коллекторов, опорных пластин и внешних трубопроводных соединений, если они изготовлены из соответствующих фторполимерных материалов. Сезонных изменений в надежности оборудования нет.
Операционные последствия
Устранение летних пиков отказов улучшает планирование производства и составление бюджета на техническое обслуживание. На предприятиях с металлическими теплообменниками отделы технического обслуживания прогнозируют сезонные отказы и планируют профилактические замены в конце весны-заменой змеевиков, у которых еще могут быть месяцы оставшегося срока службы, чтобы избежать производственного воздействия-отказов в эксплуатации во время летнего пика.
Тефлоновые теплообменники исключают этот цикл профилактической замены. Катушка, которая надежно работает в январе, работает так же и в августе. Ресурсы на техническое обслуживание могут распределяться на основе фактического состояния оборудования, а не прогнозирования сезонных рисков. Исключаются затраты на ненужные профилактические замены.
Краткое содержание
Число отказов металлических теплообменников резко возрастает во влажные летние месяцы из-за внешней атмосферной точечной коррозии, вызванной циклической конденсацией и испарением загрязненной влаги на непогружаемых поверхностях. Теплообменники из ПТФЭ полностью противостоят этому механизму благодаря своей гидрофобности и отсутствию каких-либо процессов электрохимической коррозии.
Результатом является-независимая от сезона надежность оборудования, исключение необходимости профилактической замены в зависимости от сезонного риска и стабильное планирование технического обслуживания в течение всего года. Устойчивость ПТФЭ к атмосферной коррозии продлевает срок службы оборудования сверх того, что можно было бы предсказать только по совместимости со стороны технологического процесса.
Инженерный анализ технических характеристик теплообменника из ПТФЭ в установках с влажной или агрессивной атмосферой доступен после предоставления климатических данных о местонахождении объекта, текущих сезонных отказов, а также материала и возраста существующего оборудования.
