Et pletteringsverksted hentet en PTFE-dyppevarmer fra en sinkpletteringstank etter ni måneders bruk. Varmeapparatet viste en horisontal sprekk som løp langs væskelinjen-grensen mellom de nedsenkede og utsatte delene. Sprekken hadde penetrert PTFE og blottlagt metallkappen. Tanken var utstyrt med en flottørbryter som kontrollerte væskenivået, men bryteren hadde et dødbånd på omtrent 40 mm, og nivået gikk opp og ned over toppen av varmeren.
Flottørbrytere er vanlige nivåkontrollenheter i pletterings- og kjemikaliebehandlingstanker. De er enkle, pålitelige og rimelige. Men de har et dødbånd-et område mellom bryter-på og -av-nivåer-som lar væskenivået svinge. Hvis varmeren er plassert slik at væskeledningen faller innenfor dødbåndet, går varmeren mellom nedsenket og eksponert tilstand, og PTFE sprekker langs væskeledningen.
Hvorfor væskelinjen er en stresskonsentrasjonssone
Væskelinjen er grensen mellom de nedsenkede og utsatte delene av varmeren. Den neddykkede delen avkjøles av prosessfluidet. Den eksponerte delen avkjøles med luft, noe som er mye mindre effektivt. Temperaturforskjellen mellom de to porsjonene kan være 50–100 grader.
Den neddykkede delen ekspanderer mindre enn den eksponerte delen. Differensiell ekspansjon skaper skjærspenning ved væskelinjen. Spenningen konsentreres til PTFE-overflaten, hvor polymeren er bundet til metallkappen. Gjentatt sykling forårsaker tretthetssprekker.
| Væskenivåsyklus | Temperaturforskjell ved væskelinje | Stressamplitude | På tide å knekke |
|---|---|---|---|
| <10 mm | 40–60 grader | Lav | >36 måneder |
| 10–25 mm | 50–80 grader | Moderat | 18–30 måneder |
| 25–40 mm | 60–100 grader | Høy | 8–16 måneder |
| 40–60 mm | 80–120 grader | Veldig høy | 4–10 måneder |
| >60 mm | >120 grader | Alvorlig | 2–6 måneder |
Væskenivåsyklus og dens effekt på PTFE-sprekker ved væskelinjen
Hvorfor flytebrytere skaper flytende linjesykling
En flottørbryter fungerer ved å åpne eller lukke en krets når væskenivået når et settpunkt. Bryteren har et dødbånd-nivået må falle en viss mengde før bryteren stenger påfyllingsventilen. Dødbåndet er typisk 20–50 mm, avhengig av bryterdesign.
Hvis varmeren er plassert slik at væskeledningen faller innenfor dødbåndet, sykluser varmeren mellom nedsenket og eksponert tilstand med hver påfyllingssyklus. Antallet sykluser avhenger av fordampnings- og uttrekkshastigheten.- I en tank med høy fordampning kan nivået syklus flere ganger per dag.
Hvorfor det dannes sprekker ved væskelinjen
Sprekken dannes ved væskelinjen fordi det er der spenningen er høyest. PTFE ved væskeledningen utsettes for hele temperaturforskjellen mellom den våte og den tørre delen. Skjærspenningen er konsentrert til PTFE-metallgrensesnittet.
Sprekken forplanter seg horisontalt langs væskelinjen. Det kan forbli en overflatesprekk i flere måneder, eller det kan trenge inn i PTFE og eksponere metallet. Når metallet er eksponert, begynner korrosjon, og varmeren svikter.
Forhindrer sprekker i væskelinjen
Den mest effektive forebyggingen er å plassere varmeren slik at væskeledningen er godt under flytebryterens dødbånd. Toppen av den oppvarmede delen bør være minst 75 mm under minimum væskenivå. Dette sikrer at varmeren forblir helt nedsenket selv når nivået er på det laveste punktet av dødbåndet.
En forrigling på lavt-nivå gir ekstra beskyttelse. Forriglingen kutter strømmen til varmeren hvis nivået faller under sikker terskel. Forriglingen skal være uavhengig av flottørbryteren og bør kreve manuell tilbakestilling.
En varmeovn med kortere oppvarmet seksjon som holder seg godt under normal væskelinje gir margin mot nivåsvingninger. Hvis tanken er dyp nok, holder den oppvarmede delen i den nedre halvdelen av tanken den nedsenket selv under betydelige nivåfall.
| Forebyggende tiltak | Effekt på sprekker i væskelinje | Implementering |
|---|---|---|
| Nedre varmeapparatposisjon | Unngår dødt bånd | Montering av varmeapparat |
| Forrigling på lavt-nivå | Kutter strøm på lavt nivå | Nivåsensor og relé |
| Kortere oppvarmet seksjon | Holder varmeren nedsenket | Varmeapparat design |
| Redusert dødt bånd | Mindre nivå sykling | Flottørbryteroppgradering |
Forebyggende tiltak for oppsprekking av væskeledning i tanker med flottørbrytere
Når væskelinjesprekker indikerer et designproblem
En varmeovn som sprekker ved væskeledningen til tross for lav monteringsposisjon og en lav-forrigling indikerer at flytebryterens dødbånd er for stort for applikasjonen. En tilpasset PTFE el-patronkonfigurasjon med en kortere oppvarmet seksjon, en lavere monteringsposisjon og en forrigling på lavt-nivå løser grunnårsaken til sprekker i væskeledningen. Spesifikasjonsprosessen krever tankdimensjonene, flytebryterens dødbånd, normale og minimum væskenivåer og nødvendig effekt. For anlegg med nivåkontroll for flytebryter reduserer denne applikasjonsspesifikke-tilnærmingen væskeledningssprekker og forlenger levetiden til varmeapparatet.
