A sobre d'un dipòsit d'àcid calent, l'aire és espes amb una boira corrosiva. La caixa de connexió que s'asseu al capçal fred de l'escalfador està banyada en aquest fum, nit i dia. Les caixes d'acer pintades faran bombolles i s'oxidaran; el plàstic incorrecte pot trencar-se o trencar-se. El material de la caixa s'ha de triar amb tanta cura com la funda de l'escalfador. Seleccionant el correctematerial de caixa de connexió per a escalfador de PTFE de fums àcids mixtsaplicacions determina directament quants anys de servei sense problemes pot oferir la terminació elèctrica.
Per què el material de la caixa de connexió és important en entorns de fums àcids
La caixa és el guardià de les connexions elèctriques dins d'un escalfador d'immersió de PTFE. Tot i que la funda de PTFE resisteix el bany del dipòsit, la caixa de connexió resideix a la zona de vapor de l'espai de capçalera-sovint més calenta i més concentrada en boira àcida que el propi líquid. Tots els components de la caixa, des de la carcassa principal fins a la junta de segellat i les glàndules de cable, han de suportar un atac químic continu. La fallada provoca corrosió terminal, fallades a terra i parades no planificades del procés.
Tres famílies de materials dominen aquesta aplicació: polipropilè (PP), PVDF (fluorur de polivinilidè) i acer inoxidable 316L. Cadascun té un perfil de rendiment diferent.
Caixes de connexió de plàstic: PP vs. PVDF
Polipropilè (PP)
Resistència química– El PP presenta una excel·lent resistència a la majoria dels àcids minerals (sulfúric, clorhídric, fosfòric) i àlcalis. És una opció econòmica per a entorns comuns de fum àcid com la boira d'àcid sulfúric diluït.
Límit de temperatura– El PP és apte per a un ús continuat fins a aproximadament80 grausa l'aire. Per sobre d'això, la resistència mecànica es degrada ràpidament i la deformació o el suavització poden trencar el segell.
Limitacions– Els oxidants forts, especialment l'àcid nítric concentrat o l'àcid sulfúric fumant, atacaran el PP. També és susceptible a la degradació per hidrocarburs clorats i dissolvents aromàtics. Quan els fums àcids barrejats inclouen fins i tot traces d'oxidants forts, no es recomana PP.
PVDF (fluorur de polivinilidè)
Resistència química- El PVDF ofereix una resistència superior a una gamma molt més àmplia d'àcids i dissolvents, inclosos els oxidants forts com l'àcid nítric, l'àcid cròmic i les barreges d'àcids mixtes. És l'opció de plàstic premium per a entorns de fums agressius.
Límit de temperatura– El PVDF es pot utilitzar contínuament fins a aproximadament150 grausa l'aire, el que el fa adequat per a caixes de connexió d'escalfadors situades a prop d'un espai de capçalera de tanc calent o en una brida d'alta temperatura superficial.
Beneficis addicionals– El PVDF té una inflamabilitat inherentment baixa i una bona resistència als raigs UV, cosa que beneficia les instal·lacions exteriors o semi-exteriors.
En una planta de procés químic, l'elecció entre PP i PVDF sovint es redueix a la composició dels fums i la temperatura ambient. El PP funciona bé en boira d'àcid mineral pur per sota dels 80 graus; El PVDF és necessari quan hi ha àcids nítrics, cròmics o mixtes, o quan les temperatures superen els 80 graus.
El paper de la junta: EPDM vs. Viton
Una caixa de connexió només està tan segellada com la seva junta. Els plàstics resisteixen l'atac químic a granel, però la junta és el component flexible que es comprimeix per formar el segell de qualificació IP. Són comuns dos materials de juntes:
EPDM (monòmer d'etilè propilè diè)- Proporciona una excel·lent resistència als àcids diluïts, àlcalis, vapor i aigua calenta. L'EPDM és una opció fiable i rendible per a entorns generals de fums àcids on la temperatura no supera els 120 graus aproximadament.
Viton (FKM, fluoroelastòmer)- Ofereix una resistència superior a àcids concentrats, hidrocarburs i altes temperatures (fins a ~200 graus de manera intermitent). Viton és la junta preferida per a fums àcids barrejats que contenen àcids minerals i dissolvents orgànics.
Limitació crítica– El vitó pot ser atacat per solucions càustiques fortes (per exemple, hidròxid de sodi) i per algunes amines agressives. Si l'espai del cap conté tant fums àcids com boira alcalina, l'EPDM pot ser l'opció més segura. Sempre s'ha de consultar un gràfic de resistència química per a la composició específica del fum a la ubicació de la caixa de connexió.
El material de la junta s'ha de seleccionar per a la composició del fumila temperatura a la ubicació de la caixa de connexió, no només la temperatura del bany del dipòsit. El capçal fred d'un escalfador de PTFE és normalment més fred que el líquid del procés, però la calor radiant del dipòsit pot elevar l'ambient de la caixa de connexió a 60-100 graus.
Acer inoxidable 316L: opció de càrrega pesada
Quan les caixes de plàstic són inadequades, aAcer inoxidable 316LLa caixa de connexions ofereix una alternativa. 316L que conté molibdè, que millora la resistència a la corrosió per picades dels fums àcids que contenen clorur (p. ex., boira d'àcid clorhídric).
Avantatges– Resistència mecànica màxima; resistent a l'impacte físic, aixafament i vandalisme. No combustible i apte per a zones amb classificació contra incendis (per exemple, zones NFPA o ATEX on les descàrregues estàtiques de plàstic són una preocupació). Bona resistència a la corrosió atmosfèrica en la majoria dels ambients de fums àcids.
Inconvenients– Pesat, significativament més car que el PP o el PVDF, i tèrmicament conductor (que pot augmentar la temperatura interna si no està ventilat). No és immune a l'atac àcid: els fums concentrats d'àcid clorhídric a alta temperatura encara poden causar picats amb el pas del temps.
Es prefereix l'acer inoxidable quan s'espera un impacte físic (p. ex., trànsit de manteniment intens, caiguda d'eines), on la calor ambient molt alta (per sobre de 150 graus) estovaria les caixes de plàstic o on els codis d'incendis obliguen a tancaments no combustibles.
El conjunt complet: caixa, junta i passacables
El material de la caixa de connexió és només una part del sistema. Les glàndules de cable que entren a la caixa també s'han de classificar per a l'exposició als fums àcids. Són típiques les glàndules de plàstic fetes de PVDF o poliamida (niló) amb segells d'EPDM o Viton. Les glàndules metàl·liques (llautó o inoxidable) requereixen anells de segellat a base de PTFE per evitar l'entrada de vapor.
Tota la-caixa, la junta, les glàndules-de muntatge han de ser compatibles amb el vapor d'àcid específic present. Un sol component incompatible (per exemple, una junta de cautxú de nitril en un fum d'àcid nítric) fallarà ràpidament, obviant la integritat de la pròpia caixa.
Guia de selecció simplificada per a fums àcids barrejats
Selecció del correctematerial de caixa de connexió per a escalfador de PTFE de fums àcids mixtses pot guiar pel tipus d'àcid i les condicions ambientals:
Boira d'àcid sulfúric, clorhídric o fosfòric diluït, temperatura ambient per sota dels 80 graus→ La caixa de polipropilè (PP) + junta EPDM és econòmica i fiable.
Els mateixos àcids però temperatura 80-120 graus→ Es requereix caixa de PVDF + junta de Viton.
Els fums contenen oxidants forts (àcid nítric, cròmic, mixt) a qualsevol temperatura→ PVDF o acer inoxidable 316L. Eviteu el PP. Utilitzeu una junta de Viton tret que també hi hagi càustic.
Els fums contenen boira àcida i càustica→ Caixa PVDF + junta EPDM (Viton és atacat per càustic).
High mechanical impact risk, fire rating required, or ambient >150 graus→ Caixa d'acer inoxidable 316L amb entrades de cables degudament segellades.
Per a qualsevol química de fums límit o desconeguda, es recomana consultar els gràfics de resistència química publicats (per exemple, de proveïdors de materials com Ensinger, Röchling o McMaster-Carr) abans de l'especificació final.
Conclusió: un petit component amb grans conseqüències del procés
La caixa de connexió és una selecció de material petita però crítica. Un degoteig barat i corrosiu per sobre d'una junta incompatible o a través d'una paret de plàstic degradada pot provocar una interrupció important del procés-esgotament del terminal, falles a terra i hores de pèrdua de producció. L'elecció del material de caixa, la junta i la glàndula adequats per a l'entorn específic de fums àcids barrejats garanteix que la terminació elèctrica duri tant com la pròpia funda de l'escalfador de PTFE. Cada component d'un conjunt d'escalfadors explica una història de resistència química; la caixa de connexió no és una excepció. Especificar-lo correctament no és una idea posterior-és una necessitat d'enginyeria.
