Bagaimanakah Kadar Penyejukan Semasa Penyemperitan PFA Mengubah Taburan Tekanan Baki dalam Sarung Pemanas?

PFA tersemperit pada teras logam meninggalkan acuan pada 350-400 darjah dan disejukkan ke suhu bilik. Kadar penyejukan menentukan bagaimana rantai polimer membeku di tempatnya, yang secara langsung mengawal pengagihan tegasan sisa melalui sarung pemanas akhir. Kadar penyejukan pantas (5-10 deg C/min) menghalang kelonggaran rantai dan menghasilkan tegasan sisa yang rendah (1-3 MPa) teragih sama rata melalui ketebalan dinding. Penyejukan pantas (50-100 darjah /min, cth pelindapkejutan air) membetulkan rantai dalam keadaan berorientasikan dan menghasilkan tegangan sisa yang besar (5-10 MPa) tertumpu pada permukaan dalam dan luar. Penyejukan pantas menghasilkan tegasan tegangan 6–8 MPa pada permukaan dalam (antara muka logam PFA) dan tegasan mampatan 4–6 MPa pada permukaan luar untuk sarung PFA dengan ketebalan 2 mm. Pengagihan tegasan ini mempercepatkan retakan tekanan alam sekitar dan menggalakkan penyahlaminasi semasa kitaran haba. Pemanas dengan kebolehpercayaan yang tinggi memerlukan penyejukan perlahan.

Mekanisme Kadar Penyejukan dan Pembentukan Tekanan
Apabila PFA tersemperit menyejuk, permukaan luar menjadi pejal terlebih dahulu kerana ia bersentuhan dengan udara atau air yang lebih sejuk. Teras yang dipanaskan menyebabkan bahagian dalam (ke arah pusat logam) menyejuk dengan lebih perlahan, jadi ia kekal cair lebih lama. Pemejalan pembezaan ini menghasilkan kecerunan suhu melalui dinding. Apabila kulit luar mengeras dan mengecut ia mengheret bahagian dalam yang masih cair ke luar, menegangkan bahagian luar dan memampatkan bahagian dalam. Akhirnya lapisan dalam mengeras dan mengecut, menarik balik dan membalikkan keadaan tekanan. Tegasan sisa akhir bergantung pada kadar penyejukan dan had teras logam.

Untuk sarung yang cepat dipadamkan (mandi air pada 20 darjah , kadar penyejukan 80 darjah / min) kulit luar menjadi pejal dalam 2-3 saat. Lapisan dalam menyejuk di bawah 200 darjah dalam masa 30–60 s. Lapisan luar membeku dalam ketegangan (3-5 MPa), manakala lapisan dalam membeku di bawah ketegangan (5-8 MPa) dari lapisan luar mengecut. Hasilnya ialah permukaan dalam dalam ketegangan (lemah) dan permukaan luar dalam ketegangan (kurang dahsyat). Tegasan pada permukaan dalam memihak kepada permulaan retak pada sentuhan PFA dan logam.

Untuk sarung yang disejukkan secara beransur-ansur (penyejukan-udara dalam ketuhar terkawal suhu, 8 darjah /min) kecerunan suhu di atas dinding adalah kecil. Dinding itu mengeras hampir sekaligus. Tegasan baki adalah minimum (1–2 MPa) dan kebanyakannya mampat pada permukaan dalam (sangat baik, kerana mampatan menutup retakan mikro).

Kadar Pelindapkejutan dan Tekanan Baki
Kadar Penyejukan ( darjah / min) Teknik Penyejukan Tegasan permukaan dalam (MPa) Tegasan permukaan luar (MPa)Jenis tegasan antara muka Risiko Delaminasi
ketuhar sejuk, beransur-ansur (sepuhlindap)5–10 −1 hingga −2 (mampatan) −1 hingga −2 (mampatan)Mampatan (baik) Sangat rendah
Udara sejuk (suhu bilik, udara pegun) 15–25 +1 hingga +3 (tegangan) 0 hingga +1 (tegangan) Tegangan ringan Rendah Udara paksa (kipas) 30–50 +3 hingga +5 +1 hingga +3 Tegangan sederhana Sederhana
Pelindapkejutan air (sejuk) 60-100 +6 hingga +10 +3 hingga +6 Tegangan tinggi Tinggi
Pelindapkejutan air ais 100–150 +10 hingga +15 +5 hingga +10 Kekuatan tegangan yang sangat tinggiAmat tinggi
Nota: (+) nilai positif menunjukkan tegasan tegangan; (−) negatif membayangkan tegasan mampatan.

Pengaruh Tekanan Baki Terhadap Prestasi Pemanas
Penyejukan pantas membawa kepada tegasan tegangan sisa yang tinggi pada antara muka logam PFA-, yang mempunyai tiga kesan buruk:

Perekahan Tekanan Persekitaran yang Dipercepatkan Dengan bahan kimia yang kuat (asid, pelarut berklorin), patah sentuhan yang ditekankan pada tekanan yang dikenakan yang lebih rendah. Jika pemanas dengan tegasan baki 8 MPa boleh berkecai dalam 30% HCl pada 90 darjah dalam 500 jam, pemanas yang sama dengan tegasan baki 2 MPa bertahan selama 5,000 jam.

Mengurangkan hayat kitaran haba: Setiap kitaran pemanasan/penyejukan menambah tegasan pengembangan haba kepada tegasan baki . Jika jumlahnya lebih daripada kekuatan hasil PFA (12-15 MPa) antara muka menghasilkan. Pemanas disejukkan dengan pantas (baki 8MPa) + tegasan haba (5MPa)=13MPa ~ hasil. 7 MPa selamat dengan pemanas sejuk perlahan (baki 2 MPa) + tegasan terma (5 MPa).

Penyahdaan pramatang: PFA memisahkan daripada teras logam disebabkan oleh tegasan tegangan, membentuk celah mikro. Kelembapan meresap ke dalam celah-celah dan kemudian pemanasan mengubah lembapan menjadi wap, menghanguskan sarungnya.

Pengesanan dan Penetapan
Residual stress can be determined by cutting a ring from the PFA sheath, making an axial slice, and measuring the resulting curvature (radius of curvature method). Fast cooled tubes curve into a tight circle (radius 20–50 mm), slow cooled tubes stay almost straight (radius >200 mm).

Nyatakan dalam perolehan . Sarung PFA hendaklah disejukkan perlahan selepas penyemperitan dengan kadar penyejukan tidak melebihi 15 darjah/min daripada cair hingga 100 darjah. Minta ukuran tegasan baki mengikut ASTM D6991 (kaedah tiub celah) dengan kriteria penerimaan: jejari kelengkungan Lebih besar daripada atau sama dengan 150 mm untuk gelang sepanjang 100 mm.

Kesimpulan: Penyejukan perlahan mengurangkan tekanan sisa sebanyak 70-80%.
Kadar penyejukan penyemperitan PFA menentukan taburan tegasan baki dalam sarung pemanas secara langsung. Penyejukan pantas (pelindapkejutan air) mendorong tegasan tegangan tinggi (6–10 MPa) pada antara muka logam PFA-yang membawa kepada keretakan tegasan, pengurangan dalam hayat kitaran haba dan penyahlamaan. Penyejukan perlahan (udara atau ketuhar, 5–15 darjah/min) mengurangkan tekanan baki kepada 1-3 MPa (tegangan mampat atau rendah) dan meningkatkan hayat pemanas sebanyak 3-5× dalam penggunaan agresif. Untuk sebarang pemanas yang digunakan untuk kitaran haba atau keadaan menghakis, nyatakan penyejukan perlahan dan sahkan dengan ujian tekanan baki. Masa pemprosesan lebih lama (jam berbanding minit) dan meningkatkan kos pengeluaran sebanyak 10-20%, tetapi dibayar balik dengan hayat perkhidmatan yang lebih lama. Pemanas yang disejukkan dengan cepat adalah resipi untuk bencana. Perlahan ia sejuk, rendah ia tekanan, lama ia panas. Itulah hukum penyemperitan.