En PCB-etselinje erstattet en PTFE-dyppevarmer i et kobberklorid-etsemiddel etter bare syv måneder. Varmeoverflaten viste groper langs sveisesømmene og ved væskelinjen. Isolasjonsmotstanden hadde falt til 12 MΩ. Etsemidlet var en høy-kloridløsning som virket ved 55 grader. Varmeren hadde blitt spesifisert til 1,5 W/cm²-en verdi som fungerte bra i andre kjemier, men som var for aggressiv for det kloridrike-miljøet.
Høy-kloridetsemidler er blant de mest krevende kjemiene for PTFE-dyppeovner. Kloridioner trenger gjennom beskyttende filmer og setter i gang gropdannelse på metaller. De gjennomsyrer også polymerer og bryter ned bindingen mellom belegget og underlaget. Kombinasjonen av kloridangrep og forhøyet temperatur akselererer nedbrytningen.
Hvorfor kloridetsemidler krever lavere watttetthet
Kloridioner er små, mobile og aggressive. De penetrerer PTFE med en hastighet som avhenger av temperatur og konsentrasjon. Ved 55 grader og høy kloridkonsentrasjon er permeasjonshastigheten betydelig. Kloridionene når bindingslinjen mellom PTFE og metallkappen, hvor de initierer korrosjon.
Permeasjonshastigheten er termisk aktivert. Hver 10 graders økning dobler omtrent hastigheten. En varmeovn som opererer på 1,5 W/cm² har en overflatetemperatur som er 15–20 grader høyere enn en på 1,0 W/cm². Den høyere temperaturen akselererer kloridgjennomtrengning og forkorter tiden til beleggbrudd.
| Watt tetthet | Overflatetemperatur ved 55 grader Bulk | Kloridpermeasjonshastighet | Tid for brudd på belegget | Forventet levetid |
|---|---|---|---|---|
| 0,6 W/cm² | 65–70 grader | Veldig lavt | >36 måneder | 4–6 år |
| 0,8 W/cm² | 70–75 grader | Lav | 24–36 måneder | 3–5 år |
| 1,0 W/cm² | 75–82 grader | Moderat | 12–24 måneder | 2–3 år |
| 1,2 W/cm² | 82–90 grader | Høy | 8–14 måneder | 12–24 måneder |
| 1,5 W/cm² | 90–100 grader | Veldig høy | 4–8 måneder | 6–12 måneder |
Watttetthet og dens effekt på kloridgjennomtrengning og levetid
Temperaturtaket for kloridservice
Overflatetemperaturen er den kontrollerende variabelen. For høy-kloridetsemidler ved 55 graders bulk bør overflatetemperaturen ikke overstige 80–85 grader. Over dette området akselererer kloridpermeasjonshastigheten, og PTFE brytes raskt ned.
For å holde overflatetemperaturen under 85 grader, må watt-tettheten begrenses til 1,0–1,2 W/cm² i moderat omrørte bad. I lav-strømningssoner synker grensen til 0,8 W/cm².
Beregning av nødvendig overflateareal
Kravet til overflateareal avhenger av wattstyrken og watttettheten. For 6 kW bruk ved 1,0 W/cm² er det nødvendige overflatearealet 6000 cm². En enkelt-varmer med 500 mm × 600 mm fotavtrykk gir 3000 cm²-ikke nok. En dobbel-varmer gir 6000 cm², som oppfyller kravet.
Hvis tanken ikke har plass til en 500 × 600 mm dobbelt-varmer, kan flere mindre varmeovner fordelt rundt tanken gi det nødvendige overflatearealet samtidig som lav watttetthet opprettholdes.
| Watt | Watt tetthet | Nødvendig overflate | Enkelt-sidig fotavtrykk | Dobbeltsidig-fotavtrykk |
|---|---|---|---|---|
| 3 kW | 1,0 W/cm² | 3000 cm² | 500 × 600 mm | 500 × 300 mm |
| 4 kW | 1,0 W/cm² | 4000 cm² | 500 × 800 mm | 500 × 400 mm |
| 5 kW | 1,0 W/cm² | 5000 cm² | 500 × 1000 mm | 500 × 500 mm |
| 6 kW | 1,0 W/cm² | 6000 cm² | 600 × 1000 mm | 600 × 500 mm |
| 8 kW | 1,0 W/cm² | 8000 cm² | 800 × 1000 mm | 800 × 500 mm |
Krav til overflateareal og fotavtrykk for høy-kloridetsemidler på 1,0 W/cm²
Praktiske spesifikasjonstrinn for høy-kloridtjeneste
Begynn med kloridkonsentrasjonen. Høyere konsentrasjoner krever lavere watttetthet. For konsentrasjoner over 200 g/L bør watt-tettheten ikke overstige 1,0 W/cm². For konsentrasjoner over 300 g/L faller grensen til 0,8 W/cm².
Velg watttettheten fra de faktiske strømningsforholdene på varmeapparatet. I et moderat omrørt bad er 1,0 W/cm² passende. I en sone med lav-strømning reduseres til 0,8 W/cm².
Beregn det nødvendige overflatearealet fra wattstyrken og watttettheten. En effekt på 6 kW ved 1,0 W/cm² krever 6000 cm². Hvis en enkelt varmeovn ikke kan gi det området i tanken, bør du vurdere flere varmeovner fordelt rundt omkretsen.
Kontroller at varmeovnens overflatetemperatur forblir under 85 grader. Hvis den beregnede overflatetemperaturen overskrider denne grensen, reduser watt-tettheten ytterligere eller forbedre strømmen ved varmeapparatets overflate.
Når standardvarmere ikke kan oppfylle kravene til watttetthet
Etsetanker med høye-kloridnivåer med høye effektkrav og begrenset perifer plass kan ofte ikke romme standard PTFE-dykkvarmere med de lave watttetthetene som kjemien krever. En spesialtilpasset PTFE-dykkvarmerkonfigurasjon med et stort overflateareal, en lav watttetthet og en strømnings-optimalisert posisjon adresserer årsaken til misforhold i watttettheten. Spesifikasjonsprosessen krever kloridkonsentrasjon, driftstemperatur, tankdimensjoner, strømningsforhold og nødvendig effekt. For anlegg med høy-kloridetsemidler reduserer denne applikasjonsspesifikke-tilnærmingen gropdannelse og forlenger levetiden til varmeapparatet.
