Retak Tanpa Serangan Kimia Memahami Retak Tekanan Alam Sekitar dalam Pemanas PTFE

Selepas 18 bulan penggunaan, pemanas rendaman PTFE dalam larutan detergen pH neutral dengan-surfaktan bukan ionik membentuk rangkaian keretakan permukaan halus. Keretakan itu kebanyakannya di tepi luar selekoh U-dan di tapak pelekap bebibir di mana sarungnya menyentuh pengapit sokongan. Carta keserasian kimia menunjukkan bahawa penyelesaian itu lengai sepenuhnya kepada PTFE, suhu operasi kekal di bawah 110 darjah, dan tiada gejala degradasi oksidatif atau serangan pukal. Tiada beban mekanikal yang ketara semasa operasi. Tetapi integriti sarung rosak betul-betul di mana terdapat banyak tekanan tegangan sisa. Corak ini banyak berlaku untuk jurutera bahan dan kebolehpercayaan, dan mereka perlu belajar cara menghentikan keretakan tekanan alam sekitar daripada berlaku dalam sistem pemanas PTFE.

Keretakan tegasan persekitaran (ESC) berlaku apabila sejumlah kecil tegasan tegangan berinteraksi dengan keadaan kimia tertentu untuk memulakan dan merebak patah. Kedua-dua faktor sahaja menyebabkan kerosakan. PTFE, seperti semua polimer semikristalin, sangat tahan terhadap beban mekanikal tulen dan serangan kimia apabila setiap satu bertindak sendiri. Tetapi apabila sesetengah cecair dicampur bersama, ia boleh bertindak sebagai-agen perekah tekanan. Ejen ini tidak memecahkan atau melarutkan matriks polimer pukal dalam apa jua cara. Sebaliknya, ia menjadikan kawasan amorfus di hujung retakan lebih fleksibel, yang merendahkan tekanan antara molekul dan tenaga yang diperlukan untuk gelinciran rantai dan gabungan-kosong mikro. Jadi, perambatan retak berlaku apabila tegasan jauh lebih rendah daripada kekuatan hasil tegangan jangka pendek-bahan, yang biasanya hanya disebabkan oleh pembuatan atau pemasangan.


Surfaktan, terutamanya bentuk bukan-ionik dan anionik terethoksilasi yang terdapat dalam larutan pembersih dan aditif proses, ialah agen perekah-tegasan biasa untuk fluoropolimer. Pada suhu tinggi, sesetengah pelarut organik, seperti alkohol, keton, atau hidrokarbon aromatik, bertindak dengan cara yang sama. Bahan tambahan proses tertentu, seperti amina dan agen pembasahan berfluorinasi, berpotensi menyebabkan ESC. Ujian di makmal mendedahkan bahawa interaksi adalah nyata: Sampel PTFE yang telah berada di dalam air selama bertahun-tahun tidak menunjukkan perubahan, tetapi sampel yang telah berada di dalam air dengan pemuatan tegangan terkawal menunjukkan keretakan dalam beberapa minggu. Fenomena ini bergantung secara eksklusif pada pendedahan serentak kepada tekanan dan dadah.

Morfologi retak menyediakan penunjuk diagnostik yang berbeza. ESC menghasilkan retakan kecil yang sering bercabang yang mengikut arah tegasan tegangan yang paling banyak. Pada sarung pemanas PTFE, rekahan ini bermula pada bahagian luar selekoh yang dihasilkan, di mana proses pembentukan-sejuk mengunci ketegangan yang tersisa. Tempat lain di mana tekanan setempat boleh berlaku ialah bebibir yang diapit dan zon sentuhan sokongan, di mana tork pemasangan atau pengembangan terma mungkin menyebabkannya. Apabila dilihat menggunakan mikroskop elektron optik atau pengimbasan, permukaan patah kelihatan agak licin dengan tarikan fibril-keluar. Mereka tidak mempunyai pitting, pelunturan atau kehilangan bahan yang berlaku semasa serangan oksidatif. Penipisan dinding tidaklah penting melainkan banyak keretakan bersambung dan membiarkan air masuk.

Untuk menghentikan keretakan tekanan alam sekitar, anda perlu mengoptimumkan reka bentuk mekanikal dan melakukan pemeriksaan kimia. Langkah pertama dalam mengurangkan tekanan sisa ialah memastikan pemanas mempunyai bentuk yang betul. Contohnya, menyatakan jejari lentur yang lebih besar-sekurang-kurangnya tiga kali ganda diameter sarung-amat merendahkan tegasan tegangan puncak berbanding dengan jejari 1.5× minimum yang biasa digunakan untuk perkhidmatan tekanan-rendah. Penekanan-pelepasan tekanan selepas dibentuk dan sebelum penghantaran menghilangkan tekanan pengeluaran yang tersekat di tempatnya. Prosedur pemasangan mesti meminimumkan lebih-pengapit atau tepi sentuhan tajam; kurungan sokongan berterusan dan gelung pengembangan membantu menyebarkan ketegangan dengan lebih banyak lagi. Sebenarnya, keretakan ESC biasanya muncul dalam pemanas yang dibengkokkan terlalu ketat sebelum dipasang. Ini menjadikan tekanan sisa tinggi, yang kemudiannya boleh digunakan oleh persekitaran kimia ringan.

Untuk cecair, piawaian kebolehpercayaan mengatakan bahawa anda harus mencari kemungkinan{0}}agen keretakan tekanan dengan menilai sampel bertekanan dan bukannya menggunakan jadual keserasian biasa. Oleh kerana ESC memerlukan pemuatan mekanikal serentak, carta umum biasanya tidak bercakap tentang risiko. Data yang diperlukan datang daripada ujian rendaman yang disasarkan yang dilakukan pada suhu, kepekatan dan jejari lentur yang betul. Apabila agen ditemui, cara popular untuk menghentikannya ialah menggunakan pemanas dengan jejari lentur yang lebih besar dan pastikan ia disokong secukupnya untuk mengurangkan kepekatan tegasan mekanikal sepanjang panjang elemen.

Keretakan tekanan alam sekitar adalah mod kegagalan sebenar dalam pemanas PTFE, tetapi ia boleh dielakkan. Ia memerlukan pemeriksaan serentak faktor mekanikal dan kimia dan bukannya penilaian berasingan bagi setiap faktor. Setelah keserasian umum dan kekangan suhu telah dipenuhi, tegasan sisa, perambatan retak, tegasan-agen keretakan dan jejari lentur menjadi faktor reka bentuk yang paling penting. Untuk proses yang mungkin melibatkan tekanan-agen keretakan, bercakap dengan pengilang pemanas tentang gred bahan khusus, seperti kopolimer PTFE diubah suai yang dibuat lebih tahan, atau ciri reka bentuk tersuai, seperti terbina-lengan pelepasan tekanan-, boleh menambah margin keselamatan tambahan. Dengan berhati-hati menangani kedua-dua penyumbang kepada keretakan tekanan alam sekitar, bahan dan kebolehpercayaan jurutera mengubah mekanisme kegagalan yang mengelirukan sebelum ini menjadi bahagian terkawal sepenuhnya spesifikasi pemanas PTFE dan hayat perkhidmatan.