Hàm lượng chất độn (15% sợi thủy tinh so với không được làm đầy) trong ống gia nhiệt PFA (Perfluoroalkoxy) thay đổi khả năng chống rão ở 200 độ dưới áp suất vòng 3 MPa như thế nào?

Độ rão là một vấn đề hạn chế trong các ống gia nhiệt PFA ở nhiệt độ 200 độ và ứng suất vòng 3 MPa. PFA không được lấp đầy có tốc độ rão 1-2% trên 1.000 giờ ở 200 độ. PFA với chất độn sợi thủy tinh 15% có tốc độ rão 0,2-0,5%/1.000 giờ, cải thiện 4-5×. Các sợi thủy tinh là vật gia cố và chịu tải, ngăn chặn các chuỗi polymer bị trượt. Tuy nhiên, sợi thủy tinh tạo ra những nơi tập trung ứng suất và có thể làm suy yếu khả năng kháng hóa chất.

Cách gia cố bằng sợi thủy tinh giảm thiểu độ rão

Trong PFA trống, hiện tượng rão xảy ra thông qua việc bung cuộn và trượt xích khi chịu tải. Sợi thủy tinh (15% trọng lượng, đường kính 10-20 µm, chiều dài 200-400 µm) cản trở khả năng di chuyển của chuỗi polymer. Tốc độ rão được tính bằng: ε̇=ε̇_0 × (1 - V_f)^n, trong đó V_f là phần trăm thể tích sợi và n ≈ 2. Ngoài ra, sợi thủy tinh nâng mô đun đàn hồi lên tới 1.200-1.500 MPa (thủy tinh 15%) từ 600 MPa (không độn).

Tỷ lệ rão định lượng so với hàm lượng sợi thủy tinh

Đối với PFA, các thử nghiệm từ biến có kiểm soát ở 200 độ và ứng suất vòng 3 MPa đã cho thấy những điều sau. Sợi thủy tinh (không độn) Tốc độ rão 0% 1,0-2,0% trên 1.000 giờ Thời gian đạt đến biến dạng 5% 2.500-5.000 giờ Mô đun đàn hồi 500-700 MPa Đối với sợi thủy tinh 5%, tốc độ rão là 0,6-1,2%/1000 giờ, thời gian đến biến dạng 5% là 4000-8000 giờ và mô đun là 700-900 MPa. Đối với sợi thủy tinh 10%, tốc độ rão 0,3-0,8%/1000 h, thời gian biến dạng 5% là 6000-15000 h và mô đun 900-1.200 MPa. Đối với sợi thủy tinh 15% tốc độ rão là 0,2-0,5% trên 1.000 giờ, thời gian biến dạng 5% là 10.000-25.000 giờ và mô đun là 1.200-1.500 MPa. Đối với sợi thủy tinh 20%, tốc độ rão là 0,1-0,3% trên 1.000 giờ, thời gian biến dạng 5% là 15.000-40.000 giờ và mô đun là 1.500-1.800 MPa.

Hướng dẫn lựa chọn nội dung sợi thủy tinh kháng leo

Hàm lượng sợi thủy tinh (%) Tốc độ rão ở 200 độ (%/1.000 h) Thời gian đến mức biến dạng 5% (h) Mô đun đàn hồi (MPa)Được khuyến nghị cho dịch vụ 200 độ 0 1.0-2.0 2,500-5,000 500-700 Không
5 0.6-1.2 4,000-8,000 700-900 Giới hạn 10 0.3-0.8 6,000-15,000 900-1,200 Có (không liên tục) 15 0.2-0.5 10,000-25,000 1,200-1.500 Có (liên tục) 20 0.1-0.3 15,000-40,000 1,500-1.800 Có (hiệu suất cao)
Những cân nhắc kỹ thuật về kính-PFA được đổ đầy -

PFA chứa đầy thủy tinh đã làm giảm khả năng kháng hóa chất trong một số môi trường (HF, chất kiềm mạnh ở nhiệt độ cao). Các sợi thủy tinh tạo ra bề mặt gồ ghề và có thể tạo ra sự bám bẩn. CTE giảm theo hàm lượng thủy tinh, giảm sự không phù hợp trong quá trình giãn nở nhiệt. Độ dẫn nhiệt tăng lên một chút PFA chứa đầy thủy tinh 15% được khuyên dùng cho dịch vụ 200 độ ở áp suất vòng 3 MPa.

Một thông số kỹ thuật được thông báo

Đối với ống gia nhiệt PFA ở 200 độ và ứng suất vòng 3 MPa, hãy chỉ định PFA chứa đầy sợi thủy tinh 15% để giảm tốc độ rão xuống 0,2-0,5%/1.000 giờ. Kỹ sư bổ sung thêm chất gia cố bằng sợi thủy tinh để cải thiện khả năng chống rão.