El pic de fracàs d'estiu
Els registres de manteniment de les instal·lacions de galvanoplastia en climes humits mostren un patró consistent: les fallades dels intercanviadors de calor metàl·lics s'agrupen de juliol a setembre. Les mateixes bobines que funcionen de manera fiable durant els mesos secs d'hivern desenvolupen fuites de forats, fuites de vapor als accessoris i fallades inesperades en els límits de pressió durant el període més calorós i humit de l'any.
Les condicions del procés no han canviat. La temperatura del bany, la pressió del vapor i les concentracions químiques són idèntiques al funcionament hivernal. El que ha canviat és l'entorn extern. L'aire d'estiu a 35 graus i 85% d'humitat relativa transporta més de 30 grams d'aigua per metre cúbic. Quan aquest aire entra en contacte amb les-parts fredes no immerses de la canonada de vapor-de l'intercanviador de calor, les línies de retorn del condensat i els suports-la humitat es condensa. La fina pel·lícula d'aigua resultant a les superfícies metàl·liques, combinada amb els contaminants de l'aire i el patró cíclic humit-sec dels canvis de temperatura diürn-nocturns, crea les condicions ideals per a la corrosió atmosfèrica.
Aquest mecanisme de corrosió externa funciona independentment de la corrosió-del procés que sol abordar la selecció de material. Una bobina de titani que sigui perfectament resistent a la corrosió-en el bany de revestiment encara pot fallar per picades externes a l'aire humit sobre la superfície del bany.
El mecanisme de condensació d'estiu
Les seccions no-immerides d'un intercanviador de calor funcionen a temperatures inferiors al punt de rosada de l'aire d'estiu durant determinades parts del cicle diari. Quan el vapor està apagat durant la parada nocturna, la temperatura del metall s'iguala amb l'aire ambient. A mesura que el sol del matí escalfa l'aire més ràpidament que el metall, el metall es converteix en una superfície de condensació. Formes de rosada.
Aquesta rosada no és aigua pura. Absorbeix les substàncies químiques de l'aire presents a l'atmosfera del taller de revestiment-boira àcida de les superfícies dels dipòsits oberts, el clorur dels productes químics del tractament d'aigua, els compostos de sofre d'una ventilació inadequada. La fina pel·lícula de condensat es converteix en un electròlit diluït però agressiu.
Durant el dia, quan el vapor està encès, la superfície metàl·lica s'escalfa i el condensat s'evapora. Els productes químics dissolts no s'evaporen. Queden a la superfície com a residus sòlids concentrats. El següent cicle de condensació els torna a-dissoldre, creant una pel·lícula d'electròlit concentrada. Durant setmanes d'aquest cicle diari, el cicle de concentrat humit-sec-crea condicions de picadura molt més agressives que la immersió contínua en la mateixa química nominal.
Taula 1: Severitat de la corrosió externa estacional per material de l'intercanviador de calor (clima subtropical humit, 80% d'HR mitjana d'estiu)
| Material | Taxa de pitting a l'estiu en relació a l'hivern | Mecanisme de corrosió de condensats | Indicadors visuals | Patró de fracàs |
|---|---|---|---|---|
| Acer inoxidable 304 | 5-10 × augment | Picat de clorur a la pel·lícula de condensat | Taca-de color d'òxid als suports | Fuites per forat a les zones de condensació |
| Acer inoxidable 316L | Augment de 3-7 vegades | Picat de clorur (retard) | Taca lleugera | Fuites estenopeiques després de 2-3 estius |
| Titani grau 2 | 2-4 x augment | Corrosió en escletxes sota dipòsits humits | Dipòsits de sal blanca | Pèrdua localitzada de la paret a les esquerdes |
| Coure-níquel 90/10 | 2-3 x augment | Corrosió uniforme + dezincificació | Pàtina verda | Aprimament general |
| PTFE | 1,0× (sense augment) | Sense mecanisme de corrosió | Cap canvi | Sense mode de fallada atmosfèrica |
PTFE: Sense resposta a la humitat
El PTFE no es corroeix en l'exposició atmosfèrica a cap nivell d'humitat. Els enllaços carboni-fluor són impermeables a l'aigua, a l'oxigen i als productes químics diluïts presents a la humitat condensada. No hi ha cap pel·lícula passiva que es pugui descompondre amb un cicle humit-sec. No hi ha límits de gra per a l'atac preferent. No hi ha cap activitat electroquímica.
L'energia superficial de 18-20 mN/m fa que el PTFE sigui hidròfob. Perles d'aigua en lloc de mullar la superfície. La pel·lícula d'electròlits fina i contínua que provoca la corrosió atmosfèrica dels metalls no es pot formar amb PTFE. La condensació es forma com a gotes aïllades que s'evaporen o s'evaporen sense deixar un camí conductor continu.
Aquesta immunitat s'estén a tots els components d'un intercanviador de calor-de PTFE, capçaleres, plaques de suport i connexions de canonades externes quan es fabriquen amb materials fluoropolímers adequats. No hi ha variacions estacionals en la fiabilitat dels equips.
Implicacions operatives
L'eliminació dels pics de fallada d'estiu millora la planificació de la producció i el pressupost de manteniment. A les instal·lacions amb intercanviadors de calor metàl·lics, els departaments de manteniment preveuen el patró de fallada estacional i programen substitucions preventives a finals de primavera-substituint les bobines que encara poden tenir mesos de vida útil restant per evitar l'impacte en la producció d'una fallada en servei durant el període màxim d'estiu.
Els intercanviadors de PTFE eliminen aquest cicle de substitució preventiu. La bobina que funciona de manera fiable al gener funciona de manera idèntica a l'agost. Els recursos de manteniment es poden assignar en funció de l'estat real de l'equip en lloc de la predicció del risc estacional. S'elimina el cost de substitucions preventives innecessàries.
Resum
Les avaries dels intercanviadors de calor metàl·lics augmenten durant els mesos d'estiu humits a causa de la corrosió atmosfèrica externa provocada per la condensació cíclica i l'evaporació de la humitat contaminada en superfícies no-immerides. Els intercanviadors de calor de PTFE resisteixen completament aquest mecanisme gràcies a la hidrofobicitat inherent i l'absència de qualsevol procés de corrosió electroquímica.
El resultat és la fiabilitat de l'equip-independent de la temporada, l'eliminació de la substitució preventiva basada en el risc estacional i una planificació estable del manteniment durant tot l'any. La immunitat a la corrosió atmosfèrica del PTFE allarga la vida útil de l'equip més enllà del que prediria la compatibilitat-del costat del procés.
L'anàlisi d'enginyeria per a l'especificació de l'intercanviador de calor de PTFE en instal·lacions d'atmosfera humida o corrosiva està disponible després de l'enviament de les dades climàtiques de la ubicació de les instal·lacions, els patrons de fallada estacional actuals i el material i l'edat de l'equip existent.
