Тайна черного пятнышка
Техник по техническому обслуживанию, регулярно собирающий пробу конденсата из тефлонового теплообменника, замечает мелкие черные частицы, взвешенные в прозрачной жидкости. Частицы крошечные-чаще всего размером менее 0,1 мм-и оседают медленно. При растирании между пальцами они оставляют темное пятно. Непосредственная проблема: деградирует ли ПТФЭ? Теплообменник вышел из строя?
Ответ обычно отрицательный. ПТФЭ не образует черных частиц при разложении. Термическое разложение ПТФЭ при температуре выше 260 градусов приводит к образованию белых или бесцветных газообразных продуктов, а не черных твердых веществ. Черные частицы возникают в другом месте паровой системы. Но их присутствие в конденсате из этого конкретного теплообменника требует расследования, чтобы определить источник и предотвратить воздействие частиц на последующее оборудование или, если теплообменник используется в процессе с замкнутым-циклом, загрязнение продукта.
Систематический диагностический подход отслеживает происхождение частиц и определяет, указывают ли они на проблему, требующую корректирующих действий.
Дифференциальный диагноз
В системе с теплообменником из ПТФЭ черные частицы в конденсате пара имеют четыре возможных происхождения. Каждый из них производит частицы с различными характеристиками, которые определяют диагноз.
Продукты коррозии паровых трубопроводов. Наиболее распространенным источником является оксид железа (магнетит, Fe₃O₄), образующийся в результате внутренней коррозии стальных паровых трубопроводов. Магнетит представляет собой черный магнитный порошок, плотный и быстро оседающий. Он притягивается к магниту-простой полевой тест, который отличает его от других черных частиц.
Вынос из котла: Котловая вода содержит растворенные и взвешенные твердые вещества. Во время переноса капли котловой воды, увлекаемые паром, переносят эти твердые вещества в паровую систему. Твердые вещества включают химикаты для обработки котлов, осадки жесткости и продукты коррозии. Они выглядят как мелкий, часто коричневатый-черный порошок.
Разрушение эластомера. Прокладки, уплотнительные кольца и седла клапанов в паровой системе изготовлены из EPDM, PTFE или других эластомеров. Термическое и химическое разложение этих материалов приводит к образованию черных резиновых частиц, которые сжимаются, а иногда и липкие. Они не оседают так быстро, как магнетит, и не-немагнитны.
Внешние загрязнения, возникающие во время технического обслуживания: после выполнения работ в конденсате появляются грязь, остатки смазочно-охлаждающей жидкости или металлическая стружка, попавшая во время модификаций или ремонта трубопроводов. Время появления частиц относительно мероприятий по техническому обслуживанию является диагностическим.
| Характеристика частицы | Коррозия паровых трубопроводов | Перенос котла | Деградация эластомера | Деградация ПТФЭ (редко) |
|---|---|---|---|---|
| Цвет | Черный (магнетит) | Коричнево--черный | Черный | Белый или бесцветный (не черный) |
| Магнитный отклик | Сильно магнитный | Слабо магнитный | Не-немагнитный | Не-немагнитный |
| Текстура | Твердый, шероховатый | Мелкий, пудровый | Резиновый, сжимаемый | N/A |
| Ставка урегулирования | Быстрый (плотный) | Умеренный | Медленный (низкая плотность) | N/A |
| Форма частиц под микроскопом | Угловатый, кристаллический | Нерегулярные, агломерированные | Округлые, иногда волокнистые. | N/A |
| Временная корреляция | Непрерывный; увеличивается с возрастом трубопровода | Прерывистый; коррелирует с колебаниями уровня в котле | Прогрессивный; увеличивается с возрастом прокладки | N/A |
Проверка того, что ПТФЭ не является источником
Окончательным тестом, позволяющим исключить теплообменник из ПТФЭ как источник частиц, является сравнение до-и-после. Установите сетчатый фильтр или фильтр перед теплообменником и еще один после него. Если частицы присутствуют ниже по потоку, но не выше по потоку, обменник их генерирует. Если частицы присутствуют в обоих местах, источник находится выше по потоку.
В частности, для ПТФЭ химический анализ частиц с помощью FTIR-спектроскопии может определить, содержат ли они фторполимер. ПТФЭ имеет характерный, безошибочно узнаваемый спектр поглощения. Если FTIR-спектр частиц не соответствует ПТФЭ, теплообменник освобождается от ответственности.
На практике теплообменники из ПТФЭ почти никогда не образуют черных частиц. Продукты разложения материала газообразные или белые. Было обнаружено, что черные частицы, попадающие на теплообменник из ПТФЭ, всегда происходят из металлических компонентов, расположенных выше по потоку, и просто проходят через теплообменник.
Корректирующие действия по источникам
После того как источник частиц идентифицирован, следует предпринять корректирующие действия. При коррозии паровых трубопроводов: улучшенная обработка котловой воды для повышения pH и снижения содержания растворенного кислорода; установка фильтра пара перед чувствительным оборудованием. При переносе котла: регулировка регулятора уровня котла; противопенная-обработка; установка пароотделителя. При деградации эластомера: замена изношенных прокладок и уплотнений на материалы, рассчитанные на высокие-температуры-, совместимые с паром.
Сам теплообменник из ПТФЭ не требует никаких корректирующих действий,-только подтверждение того, что он не является источником, которое обеспечивает процесс диагностики.
Краткое содержание
Мелкие черные частицы в конденсате теплообменника из ПТФЭ возникают из-за компонентов паровой системы, расположенных выше по потоку, -коррозии стальных труб, остатков котла или разложения эластомеров-, а не самого ПТФЭ. Термическое разложение ПТФЭ дает белые газообразные продукты, а не черные твердые вещества. Систематическая диагностика с использованием магнитного тестирования, микроскопии до-и-после фильтрации, а также ИК-Фурье-спектроскопии определяет истинный источник и определяет корректирующие действия. ПТФЭ теплообменник почти никогда не является источником.
Инженерная поддержка для идентификации источника частиц конденсата доступна после предоставления образцов частиц, конфигурации паровой системы, деталей очистки котловой воды и любых недавних работ по техническому обслуживанию.
