El misteri del tub enganxós
Durant una inspecció rutinària, un tècnic toca un tub d'intercanviador de calor de PTFE i troba que la superfície és lleugerament pegajosa-no la sensació llisca i anti-que s'espera del PTFE. L'adherència és uniforme al llarg de la longitud del tub. No s'eixuga amb un drap sec. L'aigua no l'elimina. Una tovallola amb dissolvent (acetona) l'elimina temporalment, però l'adherència torna després que el dissolvent s'evapori.
La pegajositat no és la degradació de PTFE. El PTFE no es torna pegajós quan es degrada-es torna trencadís, esquerdat o en pols. L'adherència és un contaminant superficial-una fina capa de material orgànic que s'ha adsorbit a la superfície de PTFE. La matèria orgànica pot provenir del fluid del procés (additius descompostos, olis, plastificants) o del medi ambient (hidrocarburs en l'aire, oli del compressor al vapor).
El mecanisme d'adsorció orgànica
Tot i que el PTFE és conegut per les seves propietats -antiadherents, no és completament immune a totes les formes de contaminació superficial. Determinats compostos orgànics-especialment els que tenen cadenes llargues d'hidrocarburs, anells aromàtics o grups funcionals polars-poden adsorbir-se a la superfície de PTFE mitjançant forces de van der Waals. L'adsorció és feble en comparació amb l'enllaç químic dels metalls, però amb el temps es pot acumular una pel·lícula fina.
La pel·lícula té només unes quantes capes moleculars{0}}nanomètriques de gruix, no micròmetres. És invisible als ulls, però es pot sentir com un canvi en la fricció superficial. La sensació d'adherència és el resultat del fet que la pel·lícula orgànica té un coeficient de fricció diferent del de la superfície neta de PTFE.
Els compostos orgànics poden provenir de la descomposició d'additius de procés (aclarints, agents humectants, estabilitzadors) a la superfície del tub calent. Poden provenir d'oli del sistema de vapor-oli del compressor de bombes de vapor, productes químics per al tractament de calderes o recobriments de canonades. Poden provenir de l'atmosfera-vapors d'hidrocarburs d'equips propers, l'escapament dels vehicles entra a la ventilació de l'edifici.
| Prova d'adherència | Trobar | Interpretació |
|---|---|---|
| Tovallola en sec | Cap canvi | El contaminant està adsorbit, no solt |
| Esbandida amb aigua | Cap canvi | El contaminant és-insoluble en aigua |
| Tovallola d'acetona | L'adherència eliminada temporalment | El contaminant és soluble en dissolvent orgànic |
| Anàlisi FTIR de residus de neteja | Pics d'hidrocarburs | El contaminant és orgànic |
| Comparació amb el tub no exposat | El tub no exposat no és enganxós | El contaminant prové de l'entorn de servei |
La possibilitat de solució
Una causa menys comuna però més greu de l'adherència superficial és la solvació parcial de la superfície de PTFE. Alguns dissolvents altament penetrants-sobretot a temperatures elevades-poden difondre una distància curta a la superfície de PTFE. El dissolvent absorbit plastifica la capa de polímer més externa, donant-li una sensació més suau i lleugerament enganxosa. L'efecte és reversible-quan s'elimina el dissolvent (per escalfament o evaporació), el PTFE torna a la seva duresa normal.
Aquest mecanisme requereix un dissolvent que tingui certa afinitat pel PTFE i una temperatura prou alta per accelerar la difusió. Els dissolvents clorats, certs dissolvents fluorats i alguns hidrocarburs aromàtics a temperatures superiors als 100 graus poden causar aquest efecte. El diagnòstic es confirma mitjançant l'anàlisi FTIR de la superfície del tub o escalfant una mostra i analitzant els gasos desenvolupats.
La resposta operativa
Si l'adherència prové de residus orgànics adsorbits, no afecta la transferència de calor ni la integritat estructural del tub. És una qüestió cosmètica. El residu es pot eliminar mitjançant una neteja amb dissolvent durant el manteniment si es desitja. Per evitar que es repeteixi, cal identificar i eliminar la font orgànica-millorar la filtració del procés, canviar l'eliminació d'oli del sistema de vapor o millorar la ventilació.
Si l'adherència prové de la solvació parcial, s'ha de revisar la química del procés. El dissolvent que provoca la solvació també pot estar causant una inflor o una permeació que afecti les propietats mecàniques-a llarg termini. És possible que s'hagi de reduir la temperatura de funcionament, o pot ser necessari un grau de PTFE diferent amb una cristalinitat més alta (menor permeabilitat).
Resum
L'adherència superficial dels tubs d'intercanviador de calor de PTFE és causada per residus orgànics adsorbits del fluid o de l'entorn del procés, o per la solvació parcial de dissolvents penetrants. Una prova de neteja amb dissolvent i una anàlisi FTIR en distingeixen la causa. El residu adsorbit és cosmètic i no afecta el rendiment. La solvació pot indicar un problema de compatibilitat que requereixi canvis de procés o materials. Tampoc ho és la degradació clàssica del PTFE, que produeix fragilitat, no pegajositat.
El suport d'enginyeria per a la investigació de l'estat de la superfície de PTFE està disponible després de l'enviament de mostres de tub, química del procés, detalls del sistema de vapor i temperatura de funcionament.
