Aký je vplyv 5 % roztoku chlórnanu sodného (bielidla) pri 40 stupňoch na povrchovú tvrdosť ohrievača PFA po 2 000 hodinách prerušovanej prevádzky?

Ohrievače PFA sú vystavené pôsobeniu roztokov chlórnanu sodného (NaOCl) v koncentráciách do 5 % pri teplotách medzi 40 a 50 stupňami v priemyselných čistiacich a dezinfekčných systémoch. Tvrdosť povrchu ohrievača PFA sa zvýši o 8 – 15 jednotiek Shore D (zo 66 na 74 – 81) po 2 000 hodinách prerušovanej prevádzky (ako sú denné 8-hodinové cykly). Radikály chlórnanu oxidujú povrch polyméru, čo vedie k tomuto krehnutiu. Sypký materiál je stále ťažný a zvýšenie tvrdosti je obmedzené na vonkajšiu vrstvu 50–100 µm. Ohrievač je stále funkčný pre 2 mm stenu, ale povrch je náchylnejší na praskanie, keď je vystavený mechanickému namáhaniu alebo tepelným cyklom. Ťažká degradácia je indikovaná zvýšením tvrdosti o viac ako 80 Shore D a výmena by mala byť naplánovaná do 6 až 12 mesiacov.

Mechanizmus útoku chlórnanom
Jedným silným oxidačným činidlom je chlórnan sodný. Vo vodnom roztoku sa rozdeľuje na kyselinu chlórnu (HOCl) a ióny chlórnanu (OCl⁻). Tieto druhy prenikajú do amorfných oblastí PFA, kde vytvárajú karbonylfluoridové (-COF) a karboxylové (-COOH) skupiny a extrahujú atómy vodíka zo zostávajúcich koncov reťazcov (-CF₂H až -CF2OH). Povrch stvrdne a vytvorí krížové{7}}väzby. Chlórnan spôsobuje remodeláciu povrchu, na rozdiel od kyselín, ktoré spôsobujú najmä penetráciu. Teplota ovplyvňuje degradáciu; po 2000 hodinách sa tvrdosť zvýši o 2–4 jednotky pri 30 stupňoch a o 10–20 jednotiek pri 50 stupňoch.

Zvýšenie tvrdosti povrchu s časom expozície (5% NaOCl, 40 stupňov)
Prevádzkové cykly (8 hodín každý deň) Doba expozície (hodiny) Tvrdosť povrchu (Shore D) Zvýšenie vzhľadu povrchu Navrhovaná akcia
0 0 66 0 Nový ohrievač 250 31 dní 68–70 2–4 mierne matné Pokračovať 500 63 dní 70–73 4–7 Matný, mierny drsnosť1,000 125 dní 72–76 6–10 matný, slabé bielenie Stopa 1,500 188 dní, 4–7 razenie 8 krát štvrťročne plán matný 2 000–250 dní 76–80–10–14 Hrubý, biely prášok Vymeňte do 6 mesiacov 2 500–313 dní 78–82–12–16 Popraskanie, mikrotrhlinkyVymeňte ihneď 3,{36}} dní 80–85 14–19 prasknutý, krehký ohrievač
Vplyv na mechanické vlastnosti
Zachovanie pevnosti v ťahu (%) Predĺženie pri pretrhnutí (%) Doba expozície (hodiny) Režim zlyhania 0 100% 100% - 1,000 90–95% 85–90%Ductile 2,000 80–85% 65–75%Tvárne jadro 3}–{15%% tvárne jadro, krehké 40–50 % povrchové zlomeniny
Príklad v poli
Výmenník tepla bol vyčistený (CIP) v zariadení na spracovanie mlieka s použitím 5 % roztoku NaOCl pri 40 stupňoch. Počas čistiacich operácií (dva cykly denne, celkovo osem hodín denne) bol ohrievač PFA ponorený. Ohrievač bol vybratý na kontrolu po 11 mesiacoch, teda zhruba po 2000 hodinách. Povrch bol zjavne tvrdší a zdal sa kriedový a drsný (namerané 79 Shore D oproti{9}} novému). Pred poruchou bol ohrievač proaktívne vymenený. Bez ohľadu na vzhľad zariadenie v súčasnosti vymieňa ohrievače PFA v prevádzke s chlórnanom každých 18 mesiacov (asi 3 000 hodín).

Zmiernenie chlórnanovej služby
Znížte teplotu: Znížte teplotu čistenia zo 40 stupňov na 30 stupňov. Zvýšenie tvrdosti sa zníži na polovicu. Rýchlosť reakcie klesá o 30–40 % pri poklese o 5 stupňov.

Znížte čas pôsobenia: Ak chcete skrátiť zbytočný čas namáčania, zamerajte sa na čistenie. Merateľné zhoršenie nastáva pri 40 stupňoch za hodinu.

Naneste ochranný náter: PFA nemusí byť tak účinný proti chlórnanu ako tenká (0,1 mm) vrstva FEP alebo perfluórelastoméru. Ale povlak zvyšuje zložitosť a náklady.

Akceptujte skrátenú životnosť: Namiesto predpokladanej životnosti päť rokov alebo viac naplánujte výmenu každých 2 000 – 3 000 hodín (1 – 1,5 roka).

Identifikácia zhoršenia
Prejdite prstom po povrchu PFA pre rýchly test v teréne. Veľmi poškodený povrch môže vylučovať biely prášok a pôsobí abrazívne. Na kvantitatívne hodnotenie použite prenosný tvrdomer Shore D (ASTM D2240). Zmerajte ohrievač v troch rôznych bodoch. Naplánujte si výmenu do šiestich mesiacov, ak je priemerná hodnota vyššia ako 78 Shore D. Ihneď ju vymeňte, ak presiahne 82 Shore D. Skontrolujte aj izolačný odpor. Degradácia oslabila bariéru, ak klesne pod 100 MΩ.

Záverom možno povedať, že po 2 000 hodinách 5% NaOCl pri 40 stupňoch zvyšuje tvrdosť PFA o 10–14 Shore D.
Tvrdosť povrchu vzrastie o 10 – 14 jednotiek Shore D, zo 66 na 76 – 80, keď je ohrievač PFA vystavený 5 % roztoku chlórnanu sodného pri 40 stupňoch počas 2 000 hodín (asi 8 mesiacov denných 8-hodinových cyklov). Povrch je drsný a fádny a môže sa objaviť jemné popraskanie. Po 2 500 – 3 000 hodinách prasknutie a skrehnutie spôsobí zlyhanie ohrievača. Obmedzte dĺžku expozície, znížte teplotu alebo naplánujte výmenu každých 12 až 18 mesiacov pre dlhodobú spoľahlivosť prevádzky chlórnanu. Každý rok zmerajte tvrdosť. Pri aplikácii na PFA chlórnan vytvrdzuje povrch až do prasknutia. Sledujte tvrdosť, naplánujte si výmenu a vyhýbajte sa prekvapeniam. Bielidlo starne váš ohrievač, aj keď čistí nádrž. Nech je to krátke, chladné alebo niečo navyše.