Quan un escalfador de PFA falla per esquerdar-se, identificar la causa arrel de la-fatiga tèrmica o l'esquerda per estrès ambiental (ESC)-és essencial per a l'acció correctiva. Utilitzant un microscopi estereofònic (20–50×) o un microscopi electrònic d'escaneig (SEM, 500–5.000×), apareixen diferents diferències morfològiques. Les esquerdes de fatiga tèrmica són rectes, paral·leles i espaciades uniformement (entre 1 i 5 mm) i s'executen circumferencialment al voltant de l'escalfador. Tenen les puntes romes i mostren estries (marques de platja) de creixement progressiu. Les esquerdes ESC són irregulars, ramificades (com les arrels dels arbres) i orientades aleatòriament. S'originen en defectes superficials o rascades i tenen puntes afilades sense estries. Les esquerdes ESC també mostren esquerdes superficials (micro-fibrilles que fan un pont amb l'esquerda) amb gran augment. El PFA circumdant en casos d'ESC pot estar inflat o decolorat per atac químic. Les esquerdes de fatiga tèrmica es produeixen a la zona més calenta (prop de la línia líquida o secció superior); Les esquerdes ESC es produeixen en qualsevol lloc en contacte amb productes químics agressius. La microscòpia els distingeix de manera fiable.
Característiques visuals amb un augment de 20–50×
| Característica | Esquerdes de fatiga tèrmica | Cracking per estrès ambiental (ESC) |
|---|---|---|
| Orientació d'esquerdes | Circumferencial (al voltant de l'eix de l'escalfador) | Aleatòria, ramificada, serpentejant |
| Espaiat de fissures | Regular (entre 1 i 5 mm) | Irregular, sense patró |
| Ruta d'esquerda | Recte, sense -ramificacions | Ramificació (com a arbre-), com a arrel- |
| Esquerdes les vores | Llis, contundent | Afilat, dentada |
| Textura superficial prop de l'esquerda | Llis, pot tenir color d'oxidació (groc/marró) | Crazing (fibrilles fines), pot tenir residus químics |
| Punt d'origen | Zona d'-alta tensió (coblament, soldadura, interfície) | Rascada superficial, defecte o punt atacat químicament |
| Danys acompanyants | Decoloració per calor (groc a marró) | Inflor, suavització, dipòsit químic |
Imatges de microscòpia (descripció)
Amb un augment de 50x, apareix una esquerda per fatiga tèrmica com una línia neta que va perpendicularment a l'eix de l'escalfador (circunferencial). Les vores són lleugerament arrodonides (des de la suavització tèrmica). Es veuen múltiples esquerdes paral·leles, espaiades uniformement. El material entre esquerdes està intacte.
A 50 ×, una esquerda ESC apareix com un patró irregular i ramificat. Les microfibril·les fines (de 0,5 a 2 µm de gruix) abasten l'obertura de l'esquerda (esquerdament). La punta de l'esquerda és afilada. Les esquerdes subsidiàries més petites es ramifiquen en angles de 30 a 60 graus. La superfície pot tenir una aparença blanca o borrosa per atac químic.
A 500 × (SEM), la fatiga tèrmica mostra estries (marques de platja) a la superfície de l'esquerda, cosa que indica un creixement progressiu. L'ESC mostra una superfície de fractura fibril·lada amb filaments de polímer dibuixats i sense estries.
Protocol de distinció-a-pas a pas
Netegeu la secció de l'escalfador fallidaamb isopropanol per eliminar els residus solts. No fregueu; esbandida suaument.
Examinar a ull nu: Les esquerdes de fatiga tèrmica sovint són visibles com anells. Les esquerdes ESC no són visibles sense augment.
Utilitzeu un microscopi estereofònic a 20–30×. Busqueu l'orientació (fatiga tèrmica=circumferencial; ESC aleatòria =).
Comproveu si hi ha boges: A 50×, si les fibriles fines abasten l'esquerda, és ESC. Si és suau, és fatiga tèrmica.
Comproveu l'origen: Traça l'esquerda fins al seu inici. Si hi ha una soldadura, una brida o un extrem fred, sospiteu fatiga tèrmica. Si hi ha una esgarrapada o un dipòsit químic, sospiteu d'ESC.
Comproveu els voltants: Decoloració (marró/groc)=fatiga tèrmica. Inflor o suavització=ESC.
Errors comuns en el diagnòstic
| Observació | Diagnòstic incorrecte | Diagnòstic correcte | Per què |
|---|---|---|---|
| Esquerda circumferencial prop de la brida | ESC | Fatiga tèrmica | La brida és la concentració d'estrès per al cicle tèrmic |
| Esquerda de ramificació a la rascada superficial | Fatiga tèrmica | ESC | Scratch és un concentrador d'estrès per a atacs químics |
| Esquerda amb decoloració groga | ESC | Fatiga tèrmica | El groc és per la calor, no per la química |
| Esquerda amb dipòsit blanc | Fatiga tèrmica | ESC | El dipòsit és un residu químic (sal, àcid) |
| Múltiples esquerdes paral·leles | ESC | Fatiga tèrmica | Danys del cicle tèrmic paral·lel = |
Exemple pràctic
Un escalfador de PFA va fallar després de 6 mesos en un dipòsit d'HCl al 20% a 80 graus. La microscòpia (40×) va revelar esquerdes ramificades originades per una rascada superficial, amb esquerdes i sense decoloració. Diagnòstic: ESC per atac àcid a l'esgarrapada. Solució: evita rascades durant la instal·lació; acabat superficial llis.
Un altre escalfador va fallar en un dipòsit d'aigua calenta (95 graus) després de 2 anys. Les esquerdes eren circumferencials, paral·leles, uniformement espaiades, amb un to calorós groc-marró. Diagnòstic: Fatiga tèrmica. Solució: reduïu la temperatura o la densitat de watts, o utilitzeu bobinatge no-uniforme.
Conclusió: la microscòpia distingeix clarament els tipus d'esquerdes
Utilitzant un microscopi estereoscopi amb un augment de 20 a 50 ×, les esquerdes de fatiga tèrmica es distingeixen de les esquerdes per estrès ambiental per orientació (circunferencial vs. aleatòria), espaiat (regular vs. irregular), ramificació (absència vs. present) i presència de trencament (cap enfront de fibril·les microscòpiques). Les esquerdes de fatiga tèrmica estan relacionades amb la calor-i es produeixen en un servei cíclic-d'estrès elevat; Les esquerdes ESC estan relacionades amb productes químics-i requereixen un concentrador de tensió superficial. El diagnòstic correcte permet accions correctores dirigides: reduir el cicle tèrmic per fatiga; eliminar l'exposició química o l'estrès per ESC. Dues esquerdes, dues causes, dues cures. Mira a través de la lent, mira el patró, soluciona el problema. El microscopi no menteix. Utilitzeu-lo.
