U rudarskim operacijama, postrojenjima za tretman otpadnih voda i postrojenjima za preradu pigmenta ili katalizatora, zagrijavanje procesne tekućine rijetko je jednostavan zadatak. Ove primjene često uključuju visoko korozivne hemije u kombinaciji sa suspendovanim abrazivnim čvrstim materijama kao što su mineralne sitnice, pesak, metalni oksidi ili kristalizovane soli. U takvim okruženjima, standardni uranjajući grijači mogu brzo otkazati, ponekad za nekoliko sedmica. Rezultirajući ciklus česte zamjene, neplaniranih zastoja i izloženosti sigurnosti predstavlja ozbiljan operativni izazov. Odabir grijača koji može preživjeti i kemijski napad i fizičku abraziju je stoga kritična inženjerska odluka.
Za razliku od sistema koji su izloženi samo koroziji, abrazivni rastvori uvode dodatni mehanizam habanja koji ubrzava degradaciju materijala i poražava mnoge konvencionalne strategije zaštite.
Razumijevanje kombinovanog habanja{0}}mehanizama korozije
U abrazivnim-korozivnim tekućinama, kvar grijača je uzrokovan interakcijom mehaničke erozije i hemijske reakcije. Suspendirane čestice udaraju ili klize duž površine grijača, mehanički uklanjajući zaštitne filmove ili površinske slojeve. Na metalnim omotačima, ova akcija uklanja pasivne oksidne slojeve koji inače pružaju otpornost na koroziju. Jednom izložena, svježa metalna površina brzo reagira s okolnom hemijom, što dovodi do lokaliziranog udubljenja i ubrzanog gubitka materijala.
Iskustvo u abrazivnim aplikacijama pokazuje da ovaj sinergijski efekat često uzrokuje oštećenja mnogo brže od korozije ili abrazije koji djeluju nezavisno. Čak i visoko{1}}metali mogu se brzo degradirati kada se zaštitni slojevi više puta uništavaju udarom čestica.
Materijali na bazi polimera{0}} suočavaju se s drugačijim izazovom. Iako ne korodiraju elektrohemijski, ponovljeno mehaničko ribanje može istrošiti površinu tokom vremena. Odabir pravog polimera i njegovo korištenje na način koji minimizira interakciju abraziva postaje ključan za postizanje prihvatljivog vijeka trajanja.
Uloga teflonskih omotača u abrazivnim-korozivnim tekućinama
Politetrafluoroetilen (PTFE), koji se obično naziva teflon, nudi nekoliko svojstava koja ga čine atraktivnim za zagrijavanje visoko korozivnih suspenzija. Hemijski je inertan prema gotovo svim kiselinama, lužinama i oksidantima koji se susreću u industrijskim procesima. Ovo u potpunosti eliminira put elektrohemijske korozije.
Mehanički, PTFE se ne oslanja na tvrdu površinu da bi se odupirao habanju. Umjesto toga, njegove karakteristike malog-trenja, neprijanjajuće-karakteristike smanjuju sklonost abrazivnih čestica da se prianjaju ili bruse o površinu. Iskustvo u abrazivnim aplikacijama ukazuje na to da je vjerojatnije da će čestice kliziti preko PTFE površine umjesto da se ulože ili strugaju agresivno, što smanjuje stopu mehaničkog habanja.
Ovo ponašanje je u suprotnosti s metalima, gdje se čestice mogu izdubiti ili zabiti u površinu, te s nekim tvrdim premazima koji pucaju ili se ljuskaju pri ponavljanom udaru. Dok je PTFE mekši od metala ili keramike, njegova sposobnost odvajanja čestica i otpornosti na nakupljanje može rezultirati dužim efektivnim vijekom trajanja u okruženjima s mješovitim habanjem-korozivnim okruženjem.
Poređenje sa keramičkim i tvrdim{0}}površinskim oblogama
Keramički{0}}grijači s plaštom se ponekad smatraju za abrazivne usluge zbog svoje tvrdoće i otpornosti na habanje. Keramika se može dobro ponašati protiv čiste abrazije, ali ima ograničenja u visoko korozivnim ili termički cikličnim okruženjima. Određene hemije mogu vremenom napasti keramičke materijale, a termički udar ili mehanički udar mogu dovesti do pucanja.
Jednom kada se keramički omotač ošteti, kvar je često iznenadan i potpun. Nasuprot tome, PTFE ima tendenciju da se postupnije haba, pružajući predvidljivije ponašanje u radu. U stvarnosti, najbolji izbor zavisi od ravnoteže između hemijske agresivnosti, tvrdoće čestica i mehaničkih uslova u rezervoaru.
Praktična razmatranja dizajna za grijanje gnojiva
Sam izbor materijala ne garantuje pouzdanost u abrazivnim rastvorima. Praksa dizajna i instalacije sistema snažno utiče na životni vek grejača.
Postavljanje grijača je kritično. Zone direktnog udara-kao što su područja u blizini ulaza za gnojnicu, mjesta ispuštanja pumpe ili lopatica miješalice-izlažu grijače najvećim brzinama čestica i udarnim silama. Pozicioniranje grijača u nižim-djelovima turbulencije rezervoara može značajno smanjiti habanje.
Debljina omotača je još jedna važna varijabla. Deblji PTFE omotač pruža dodatni materijal za apsorpciju habanja prije nego što grijaći element bude ugrožen. Iako ovo može neznatno smanjiti efikasnost prijenosa topline, kompromis-često je opravdan dužim vijekom trajanja i smanjenim održavanjem.
Zaptivanje i dizajn prirubnice zaslužuju posebnu pažnju. Abrazivne suspenzije su veoma efikasne u prodiranju u male praznine. Robusne prirubničke zaptivke, kompatibilne i sa hemijom i sa radnom temperaturom, neophodne su za sprečavanje curenja u električna kućišta. Iskustvo pokazuje da je kvar zaptivača čest sekundarni uzrok oštećenja grijača u sustavima s gnojovkom.
Mehanička podrška i zaštita
U rezervoarima sa mešalicom ili visokim sadržajem čvrstih materija, mehanička podrška grejača postaje podjednako važna kao i sam materijal omotača. Dužine grijača bez potpore mogu vibrirati ili se skretati pod silama tekućine, povećavajući trošenje na određenim mjestima. Dodavanje potpornih nosača, štitnika ili rukava može stabilizirati grijač i zaštititi ga od direktnog udara čestica.
U nekim aplikacijama, više grijača niže-način raspoređenih po rezervoaru pruža bolju izdržljivost od jednog elementa velike{1}}snage. Ovaj pristup smanjuje lokalnu turbulenciju i omogućava fleksibilnije postavljanje dalje od zona jake abrazije.
Zaključak
Zagrijavanje visoko korozivnih tekućina koje sadrže abrazivne čvrste tvari zahtijeva pažljivu ravnotežu između hemijske inertnosti i mehaničke otpornosti. U ovim okruženjima, mehanizme kvara pokreću kombinovani efekti korozije -korozije koji brzo nadjačavaju konvencionalne dizajne grijača. PTFE-grijači s plaštom nude uvjerljivo rješenje eliminacijom hemijskog napada i smanjenjem mehaničkog ribanja kroz njihove površine sa niskim -trenjem i neprijanjajućim{5}} površinama.
Međutim,-dugoročna pouzdanost zavisi više od izbora materijala. Postavljanje grijača, debljina omotača, mehanička potpora i robusno zaptivanje igraju ključne uloge. Za rezervoare sa mešalicom, velikim opterećenjem čvrstih materija ili jakim turbulencijama, prilagođeni-dizajniran sklop grejača koji se bavi hemijskim i mehaničkim izazovima često daje najbolje rezultate. U abrazivnim-korozivnim aplikacijama, promišljeni inženjering ostaje najefikasnija strategija za minimiziranje zamjene i održavanje kontinuiranog rada.
