Zagonetka povremene kontaminacije
Svijetla linija za niklovanje stvara prihvatljive naslage sedmicama, a zatim iznenada dolazi do mutnih, zamućenih ili ispucanih dijelova. Analiza kupke pokazuje povišene količine gvožđa i hroma. Kontaminacija se pojavljuje bez upozorenja, traje jednu ili dvije proizvodne smjene, a zatim misteriozno nestaje. Danima ili sedmicama kasnije, vraća se.
Uobičajeni izvori kontaminacije su isključeni. Predobrada radnog komada je dosljedna. Anodne vrećice su netaknute. Kvalitet vode za ispiranje je stabilan. Nisu uvedene hemikalije za održavanje. Kontaminacija je povremena, što isključuje kontinuirane izvore kao što su otapanje anoda ili stalno uvlačenje-unutra.
Preostali osumnjičeni je PTFE izmjenjivač topline. Nakon godina termičkog ciklusa, cijevi od fluoropolimera su možda razvile mikro{1}}frakture. Ovi prijelomi se otvaraju i zatvaraju s promjenama temperature. Kada su otvoreni, dozvoljavaju kondenzatu pare-koji nosi gvožđe i hrom koji se pokupi iz uzvodnih cijevi-da uđe u kadu. Kada se termički uslovi promene, frakture se delimično zatvaraju, a kontaminacija prestaje. Ovaj ciklični obrazac odgovara povremenoj prirodi problema.
Mikro{0}}Mehanizam loma
PTFE cijevi izmjenjivača topline ne korodiraju u hemijskom smislu. Ali nakon godina termičkog ciklusa između ambijentalne i 140 stepeni ili više, materijal može razviti mikro-prelome na tačkama koncentracije napona. Ove tačke uključuju vezu cijevi ---, područja na kojima su potporne stezaljke trljale i savijanja koja se stalno savijaju.
Prijelomi nisu curenje u konvencionalnom smislu. Možda su previše zategnuti da prođu tečnu vodu na sobnoj temperaturi i pritisku. Ali na radnoj temperaturi, PTFE se širi. Prijelom se lagano otvara. Pritisak pare unutar cijevi, obično 3-4 bara, dovodi malu količinu kondenzata kroz pukotinu u kadu.
Kondenzat nije čista voda. Putovao je kroz čelične cijevi, skupljajući produkte korozije željeza. Može sadržati tragove hemikalija za obradu kotlova. Ako sistem povrata kondenzata uključuje više korisnika, on može nositi zagađivače iz drugih procesa. Ovaj kontaminirani kondenzat, čak iu malim količinama, dodaje nečistoće u kupku za oblaganje u kojoj se gvožđe toleriše na samo 25 ppm i hrom na 5 ppm.
Tabela 1: Dijagnostički protokol za praćenje povremene kontaminacije do PTFE izmjenjivača topline
| Korak | Test Method | Šta tražiti | Interpretacija |
|---|---|---|---|
| 1. Uspostavite vremenski okvir kontaminacije | Pregledajte zapise analize kupatila i dnevnike proizvodnje | Korelacija događaja kontaminacije sa temperaturnim ciklusima, gašenja, pokretanja | Događaji koji se grupišu nakon pokretanja sugeriraju da termički ciklus otvara lomove |
| 2. Eliminišite eksterne izvore | Nezavisno analizirajte vodu za ispiranje, anode i hemikalije | Dosljedna čistoća u svim vanjskim ulazima | Izvor kontaminacije je unutrašnji u sistemu kupatila |
| 3. Kupatilo za uzorke tokom i između događaja | ICP-MS analiza uzoraka kupatila u intervalima od 4 sata tokom ciklusa kontaminacije | Koncentracije metala rastu i padaju po uzorku | Obrazac rasta i pada sugerira povremeni izvor, a ne kontinuirano otapanje |
| 4. Testirajte PTFE zavojnicu pod pritiskom na radnoj temperaturi | Test opadanja toplog pritiska sa zavojnicom na 140 stepeni | Pad pritiska veći od osnovne linije hladnog ispitivanja | Mikro{0}}prelomi se otvaraju na temperaturi; hladno testiranje ih može propustiti |
| 5. Izolirajte pojedinačne prolaze cijevi | Testirajte svaki prolaz nezavisno na temperaturi | Jedan prolaz pokazuje znatno veću stopu curenja | Oštećena cijev je lokalizirana; može se priključiti |
| 6. Pregledajte sumnjivu epruvetu mikroskopski | Izrežite uzorak iz sumnjivog područja; pregledati pod uvećanjem | Površinske pukotine, posebno na krivinama, stezaljkama ili spojevima | Potvrđuje mehanizam mikro-loma |
Test opadanja vrućeg pritiska
Standardno testiranje raspadanja pod pritiskom može propustiti mikroprijelome koje zavise od termalnog-ciklusa-zavisne- Definitivno ispitivanje se izvodi sa PTFE zavojnicom na radnoj temperaturi ili najbližoj što je moguće bezbednije.
Zavojnica se zagrijava na 130-140 stepeni pomoću pare pod niskim-pritiskom ili tople vode. Zatim se izoluje, brzo se drenira i stavlja pod pritisak dušikom do normalnog radnog pritiska. Pad pritiska se prati tokom 30 minuta. Zavojnica koja prolazi test hladnog pritiska, ali pokazuje mjerljivo opadanje kada je vruća, potvrđuje da termička ekspanzija otvara mikro-lomove.
Ovaj test zahtijeva pažljive sigurnosne procedure. Vruće PTFE cijevi pod pritiskom plina sadrže pohranjenu energiju. Osoblje mora biti zaštićeno od mogućeg pucanja. Ispitni pritisak ne bi trebao premašiti normalni radni pritisak-svrha je otkrivanje, a ne ispitivanje dokaza.
Protokol uzorkovanja kupatila
Obrazac kontaminacije bilježi se sistematskim uzorkovanjem tokom sumnjivog događaja. Kada se pojave prvi vizuelni znaci zamućenja naslaga, uzorke kupke treba uzimati svaka 4 sata i analizirati na panel metalnih nečistoća pomoću ICP-MS.
Istovremeno treba analizirati uzorke kondenzata pare na iste metale. Ako zagađivači metali u kadi odgovaraju profilu metala u kondenzatu, izmjenjivač topline je vjerojatni izvor. Gvožđe i krom su tipični kondenzirani metali zbog korozije čeličnih cijevi. Cink može biti prisutan iz pocinčanih komponenti uzvodno.
Između događaja, osnovni uzorci utvrđuju normalne nivoe nečistoća u kadi. Razlika između koncentracije događaja i polazne linije, pomnožena sa zapreminom kupke, daje ukupnu kontaminantnu masu unetu po događaju. Ova masa, u poređenju sa stopom curenja kondenzata procijenjenom iz podataka o padu pritiska, daje potvrdu masenog balansa.
Korektivna radnja
Kada se potvrde mikro{0}}lomi, oštećeni prolaz cijevi se začepi na oba zaglavlja. Preostali cijevni prolazi nastavljaju sa radom, s proporcionalno smanjenim ukupnim kapacitetom grijanja. Ako je smanjenje kapaciteta neprihvatljivo, oštećeni prolaz se zamjenjuje tokom sljedećeg planiranog perioda održavanja.
Prevencija budućih instalacija uključuje određivanje viših-savitljivih-radova PTFE-a za primjene sa čestim termičkim ciklusima, smanjenje razmaka nosača kako bi se minimiziralo naprezanje savijanja i inkorporiranje izdašnih radijusa savijanja u trasiranje cijevi.
Rezime
Povremena kontaminacija svijetlim niklom može se pratiti do mikro- fraktura u ostarjelim PTFE izmjenjivačima topline putem sistematskog dijagnostičkog protokola. Obrazac kontaminacije-povremeno, u korelaciji sa termičkim ciklusima-ukazuje na izvor koji se otvara i zatvara. Ispitivanje opadanja toplog pritiska otkriva lomove koje propuštaju hladni testovi.
Uzimanje uzoraka u kupatilu tokom događaja zajedno sa analizom kondenzata omogućava uparivanje hemijskog otiska prsta. Potvrđeno oštećene cijevi su začepljene ili zamijenjene. Prevencija uključuje odabir materijala i dizajnerske prakse koje minimiziraju koncentraciju toplinskog naprezanja.
Inženjerska podrška za praćenje izvora kontaminacije u kupkama za oblaganje je dostupna nakon podnošenja istorije analize kupke, starosti PTFE izmenjivača toplote i radnih uslova, podataka o kvalitetu kondenzata pare i uočenih obrazaca kontaminacije.
