Tại sao máy sưởi PFA được làm khô-được đốt trong 2 phút lại có tỷ lệ thẩm thấu cao hơn 40% ngay cả sau khi làm mát?

Sau sự kiện cháy-khô (hoạt động trong không khí hoặc hơi mà không làm mát bằng chất lỏng) chỉ trong 2 phút, máy sưởi PFA sẽ bị hư hỏng cấu trúc vi mô lâu dài. Bề mặt bên ngoài của PFA có độ 250 - 350 với bề mặt bên trong (hướng về lõi kim loại) tương tự nhau. Polyme không trở lại trạng thái cũ ngay cả sau khi làm mát. Suy thoái nhiệt dẫn đến hình thành các khoảng trống cực nhỏ (đường kính 5–50-µm) trong ma trận PFA, tăng thể tích tự do vô định hình từ 15–25% và giảm trọng lượng phân tử từ 10–30%. Những sửa đổi này tồn tại khi làm mát và cải thiện vĩnh viễn tốc độ thẩm thấu cho tất cả các dịch vụ trong tương lai từ 30-50%. Nếu lò sưởi được đốt khô trong 2 phút ở nhiệt độ 300 độ, tốc độ thâm nhập của HCl hoặc hơi nước lớn hơn 40% so với đường cơ sở trong suốt thời gian còn lại của nó, bất kể làm mát. Máy sưởi bị hỏng vĩnh viễn và việc làm mát nó sẽ không khắc phục được thiệt hại. Những máy sưởi như vậy nên được thay thế, không được đưa vào sử dụng lại.

Cấu trúc vi mô thiệt hại cháy khô
Trong quá trình-cháy khô, PFA thay đổi bốn lần mà không thể đảo ngược:

Phân mảnh chuỗi: năng lượng nhiệt làm gãy liên kết C{0}}F và C{1}}C và giảm trọng lượng phân tử từ 300 kDa xuống 200-250 kDa. Trọng lượng phân tử càng thấp thì độ linh động và độ khuếch tán của chuỗi càng lớn.

Sự hình thành khoảng trống: Độ ẩm dư (100–500 ppm) ngay lập tức bốc hơi để tạo ra các khoảng trống hình cầu có đường kính 5–50 µm. Khoảng trống là lối tắt cho các phân tử vĩnh viễn.

Mở rộng pha vô định hình: Tan chảy một phần và kết tinh lại các vùng vô định hình thành cấu trúc mở hơn, tăng thể tích tự do thêm 15-25%.

Quá trình oxy hóa bề mặt: Bên ngoài 50 – 100 µm tạo ra lớp oxit giòn (nhóm carbonyl và carboxyl). Khi nó nguội đi, lớp này vỡ ra, tạo ra những lối đi khác.

Những thay đổi này là vĩnh viễn vì dưới 300 độ, polymer không thể-liên kết chéo- lại hoặc sửa chữa các chỗ trống. Nhiệt độ làm việc bình thường (100–200 độ ) không có đủ năng lượng để -tái vướng víu chuỗi hoặc đóng khoảng trống.

Tăng tốc độ thẩm thấu sau khi khô-Cháy (được thử nghiệm ở 80 độ, HCl 30%)
Thời gian cháy khô (phút) Nhiệt độ vỏ bọc tối đa ( độ ) Giảm trọng lượng (%) Mật độ rỗng (khoảng trống/mm2) Tốc độ thẩm thấu (g/m2·ngày) Tăng so với đường cơ sở (%)
0 (đường cơ sở) 80 0% 0 0.8-1.2 0% 0,5 (30 giây) 180 2-5%<10 0.9-1.4 10-15% 1.0 230 5-10% 10-50 1.1-1.7 30-40% 2.0 280 10-15% 50-150 1.3-2.0 40-60% 3.0 310 15-20% 100-300 1.6-2.5 70-100%
5.0 340 (tan chảy) 20-30% 500+ 2.5-4.0 150-250%
Tốc độ thẩm thấu của máy sấy khô-nung trong 2 phút (cao nhất 280 độ ) tăng 40–60% trong khoảng thời gian không giới hạn. Tốc độ không phục hồi sau 1000 giờ hoạt động bình thường trong điều kiện ẩm ướt.

Tại sao làm mát không phục hồi khả năng chống thấm
Làm mát làm co lại kích thước polyme mà không đóng các lỗ rỗng hoặc phục hồi trọng lượng phân tử. Những lỗ trống này là vĩnh viễn vì các chuỗi polymer từng chiếm thể tích đó đã hòa tan thành các oligome dễ bay hơi đã thoát ra ngoài. Không có gì để lấp đầy khoảng cách. Các chuỗi đã được định hướng lại thành một khối ít đậm đặc hơn trong quá trình di chuyển ở nhiệt độ cao dẫn đến sự giãn nở vĩnh viễn của thể tích tự do vô định hình. Nó giống như việc ủ một kim loại-bạn sẽ ảnh hưởng vĩnh viễn đến cấu trúc vi mô." Không giống như kim loại, PFA không thể được-ủ lại để khắc phục hư hỏng vì hư hỏng liên quan đến sự phân hủy hóa học (phân mảnh chuỗi) cũng như sự sắp xếp lại vật lý.

Phát hiện đám cháy-khô trước đó
Nếu bạn nghi ngờ lò sưởi đã bị đốt khô-(dù chỉ trong một thời gian ngắn), ba thử nghiệm sẽ chứng minh hư hỏng lâu dài:

Kính hiển vi: Cắt một mặt cắt ngang{0}}của tường PFA. Các khoảng trống được quan sát dưới dạng các vòng tròn màu đen (5–50 µm) ở độ phóng đại 200–500×. Các lỗ sâu răng có thể nhìn thấy được cho thấy tổn thương mãn tính.

Đo mật độ: Mật độ PFA không bị hư hại 2,13–2,16 g/cm3. Các lỗ rỗng ở mật độ PFA nung-khô 2,05–2,10 g/cm3. Khoảng trống rất quan trọng nếu mật độ giảm 2%.

Kiểm tra độ thẩm thấu: So sánh tốc độ thẩm thấu HCl thực tế của lò sưởi với tiêu chuẩn của nhà sản xuất. Mức tăng 30% xác nhận-cháy khô sớm hơn.

1. Quyết định thay thế
Đối với lò sưởi đã được đốt khô từ 2 phút trở lên:

Dịch vụ hóa chất quan trọng (chất bán dẫn, dược phẩm) - thay thế kịp thời. Sự ăn mòn lõi sớm và ô nhiễm bể sẽ là do tốc độ thâm nhập tăng 40%.

Dịch vụ công nghiệp không quan trọng: Sử dụng cho đến khi tốc độ thẩm thấu vượt quá giới hạn quy trình. Điện trở cách điện phải được kiểm tra định kỳ. Mong đợi tuổi thọ ngắn hơn 30–50 phần trăm.

Xuất hiện các vết phồng rộp hoặc tan chảy. Thay thế thiết bị sưởi ngay lập tức đang bị hỏng.

Trường ví dụ
Một nhà máy mạ đã vô tình làm cạn nước một bể chứa có bộ gia nhiệt PFA đang được cấp điện. Máy sưởi chạy khô trong 3 phút (ước tính cao nhất là 290 độ) trước khi người vận hành tắt máy. Việc đổ đầy và lò sưởi trông bình thường ở bên ngoài (không có vết phồng rộp rõ ràng). Tuy nhiên, sau 4 tháng, máy sưởi bị lỗi nối đất. Cuộc điều tra sau{7}}thất bại cho thấy độ rỗng vi mô cao trong tường PFA (150 lỗ rỗng/mm2) và độ thẩm thấu HCl tăng 3×, làm ăn mòn lõi kim loại. Một chiếc máy sưởi khô{12}}không cháy cùng loại có tuổi thọ lâu hơn 3 năm. Lẽ ra máy sưởi{15}}khô phải ngừng hoạt động chứ không được đưa vào sử dụng trở lại.

Kết luận: Khô-Cháy dẫn đến khả năng thấm tăng vĩnh viễn 30–50%
Tổn thương vi cấu trúc vĩnh viễn được thấy ở thiết bị gia nhiệt PFA khô-trong 2 phút (nhiệt độ vỏ bọc cao nhất là 280 độ ): phân mảnh chuỗi (giảm 10-15% trọng lượng phân tử), hình thành khoảng trống (50-150 khoảng trống/mm 2 ) và tăng thể tích tự do vô định hình. Ngay cả sau khi ngừng hoạt động vô thời hạn , tỷ lệ thâm nhập vẫn là 40-60 % so với mức cơ bản . Máy sưởi không quay trở lại. Thay thế kịp thời cho dịch vụ quan trọng. Đối với dịch vụ không quan trọng, hãy theo dõi chặt chẽ và mong đợi tuổi thọ ngắn hơn. Đừng tin tưởng vào việc kiểm tra trực quan-khoảng trống là rất nhỏ. Máy sưởi có thể bị hư hỏng không thể sửa chữa ngay cả khi nó có vẻ tốt. Hãy đốt cháy nó một lần, đừng bao giờ hoàn toàn tin tưởng vào nó. Thay thế hoặc giảm tỷ lệ. Chân không là vĩnh cửu.