En ingeniør i kjemisk anlegg gjennomgikk en liste over prosessbad og stilte et enkelt spørsmål: hvilke av disse kan bruke en PTFE-dykkvarmer, og hvilke kan ikke? Listen inkluderte svovelsyre, saltsyre, salpetersyre, flussyre, natriumhydroksid, kromsyre, løsningsmidler og noen spesialformuleringer. Svaret var ikke et enkelt ja eller nei for hver enkelt. PTFE er motstandsdyktig mot de fleste av disse kjemiene under de fleste forhold. Men det er spesifikke miljøer hvor PTFE er feil valg, og bruk av det fører til for tidlig svikt.
PTFE beskrives ofte som universelt kjemisk motstandsdyktig. Den beskrivelsen er nøyaktig for de aller fleste industrielle kjemier. Men det er ikke absolutt. Det er tre kategorier av miljøer der PTFE-dykkevarmere ikke bør brukes: smeltede alkalimetaller, elementært fluor og visse høye-kombinasjoner av kaustiske og oksiderende midler.
Smeltede alkalimetaller
Smeltet natrium, kalium og litium reagerer voldsomt med PTFE. Reaksjonen defluorinerer polymeren, frigjør varme og skaper en farlig tilstand. Dette er ikke en gradvis nedbrytning-det er en rask, eksoterm reaksjon som kan ødelegge varmeren på sekunder.
Smeltede alkalimetaller er ikke vanlige i plettering eller kjemisk prosessering, men de brukes i noen spesialapplikasjoner, inkludert visse kjernefysiske og metallurgiske prosesser. PTFE el-varmere er ikke egnet for disse miljøene.
Elementært fluor og sterke fluorerende midler
Elementært fluor angriper PTFE ved høye temperaturer. Ved romtemperatur er reaksjonen langsom. Over 100 grader kan fluor defluorere polymeren, skape en reaktiv overflate og degradere kappen. Klortrifluorid og andre sterke fluoreringsmidler har lignende effekter.
Fluor og fluoreringsmidler brukes i enkelte halvleder- og spesialkjemiske prosesser. I disse miljøene er ikke PTFE det riktige valget. Nikkel eller Monel el-varmere brukes ofte i stedet.
| Miljø | Temperatur | Angrepsmekanisme | PTFE-egnethet | Alternativt materiale |
|---|---|---|---|---|
| Smeltet natrium | >100 grader | Voldsom defluorering | Ikke egnet | Rustfritt stål, nikkel |
| Smeltet kalium | >100 grader | Voldsom defluorering | Ikke egnet | Rustfritt stål, nikkel |
| Elementært fluor | >100 grader | Defluorering | Ikke egnet | Nikkel, Monel |
| Klortrifluorid | >50 grader | Defluorering | Ikke egnet | Nikkel, Monel |
| Varm konsentrert kaustisk | >95 grader | Overflatedefluorering | Marginal – Ikke egnet | Titan, 316L |
| Varm konsentrert salpetersyre | >100 grader | Oksidasjon | Marginal | Silisiumkarbid, titan |
Miljøer hvor PTFE elpatron ikke er egnet
Varm konsentrert kaustisk ved ekstreme temperaturer
PTFE motstår kaustiske løsninger ved moderate temperaturer. Ved 60–70 grader og konsentrasjoner under 20 % er angrepet ubetydelig. Ved 95 grader og 25 % konsentrasjon blir defluoreringshastigheten betydelig. Polymeroverflaten brytes ned, og kappen svikter i løpet av måneder.
Dette er ikke et absolutt forbud-PTFE kan brukes i varmt kaustisk bruk hvis temperaturen og konsentrasjonen holdes innenfor grensene, eller hvis watt-tettheten reduseres for å holde kappetemperaturen lav. Men i den ytterste enden av det kaustiske spekteret er ikke PTFE det riktige valget.
Varme konsentrerte oksiderende syrer
PTFE motstår salpetersyre og kromsyre ved moderate temperaturer. Ved høye konsentrasjoner og temperaturer over 90–100 grader akselererer oksidasjonshastigheten. Polymeroverflaten brytes ned, og kappen blir sprø.
I disse miljøene kan silisiumkarbid eller kvarts være mer egnet. Kvarts motstår salpetersyre og kromsyre, men ikke alkaliske forhold. Silisiumkarbid motstår begge, men er dyrere.
Løsemidler ved høy temperatur
PTFE motstår de fleste løsemidler ved romtemperatur. Ved forhøyede temperaturer trenger løsningsmidler med høy affinitet for polymeren raskere inn. Klorerte og aromatiske løsemidler ved 60–70 grader kan trenge inn i kappen på uker eller måneder.
PTFE er ikke det riktige valget for høy-oppløsningsmiddeltjeneste. Kvarts eller rustfritt stål er mer egnet, avhengig av løsemiddel og temperatur.
Når PTFE er marginalt, ikke forbudt
Mange miljøer er ikke direkte forbud, men marginale forhold hvor PTFEs levetid forkortes. Varme konsentrerte kaustiske, høy-oksiderende syrer og aggressive løsemidler faller inn under denne kategorien. I disse miljøene kan PTFE brukes med nøye spesifikasjoner-lavere watttetthet, tykkere kappe og hyppig overvåking-men levetiden vil være kortere enn under mildere forhold.
| Miljø | Betingelse | PTFE-egnethet | Notater |
|---|---|---|---|
| Natriumhydroksid, 25 % | 95 grader | Ikke anbefalt | Bruk titan eller 316L |
| Natriumhydroksid, 15 % | 80 grader | Marginal | Reduser watttettheten |
| Salpetersyre, 50 % | 90 grader | Marginal | Reduser watttettheten |
| Kromsyre, 20 % | 80 grader | Marginal | Overvåk isolasjonsmotstanden |
| Klorert løsningsmiddel | 60 grader | Ikke anbefalt | Bruk kvarts |
| Aromatisk løsemiddel | 70 grader | Ikke anbefalt | Bruk kvarts eller rustfritt stål |
Marginale og forbudte miljøer for PTFE el-patron
Når standardmaterialer ikke oppfyller applikasjonen
Noen kjemiske miljøer er inkompatible med PTFE og også inkompatible med de vanlige alternativene. Et bad som veksler mellom syre og alkalisk, eller som inneholder både oksiderende og reduserende stoffer, har kanskje ikke et eneste beste materiale. I disse tilfellene kan det være nødvendig med en tilpasset tilnærming-en annen polymer, en spesialisert legering eller en hybridkonstruksjon.
En tilpasset PTFE-dykkvarmerkonfigurasjon med lavere watttetthet, tykkere hylster og forbedret strømningstilgang utvider PTFEs rekkevidde til marginale miljøer. Spesifikasjonsprosessen krever badkjemien, konsentrasjonen, temperaturen og feilhistorikken til tidligere varmeovner. For anlegg med flere prosessbad, identifiserer denne applikasjons-spesifikke tilnærmingen hvilke bad som kan bruke PTFE og hvilke som krever et alternativ.
