Prečo by ste sa mali vyhýbať používaniu kovových hadicových svoriek priamo na studenej časti ohrievača PFA vo vlhkom prostredí?

Studená časť ohrievača PFA, tj oblasť nad kvapalinovým vedením, kde polymérový plášť pokrýva elektrické ukončenie, sa zdá byť mechanicky zdravá a nepriepustná pre vplyv prostredia. Vo vlhkom prostredí však kovové hadicové svorky utiahnuté priamo na tomto chladnom segmente spôsobujú predpovedanú poruchu. Svorka vyvíja lokalizovanú tlakovú silu na PFA, ktorá vykazuje viskoelastické tečenie pri izbovej teplote. PFA vyteká zo svorky niekoľko týždňov až mesiacov, čím sa znižuje upínacia sila a vytvára sa nepatrná medzera. Vlhký vzduch vstupuje do tohto otvoru a kondenzuje na chladnejšom kovovom zakončení vo vnútri. Vlhkosť zachytená v izolácii vedie k elektrickému sledovaniu, zníženiu izolačného odporu a nakoniec problémom so zemou. Metóda zlyhania je nenápadná. Ohrievač je v prevádzke pravidelne, až kým zvodový prúd neprekročí prah vypnutia, mnoho mesiacov po nasadení svorky.

Mechanika creepovej relaxácie a tvorby medzier
PFA má modul v ťahu okolo 600 – 800 MPa pri 20 – 40 stupňoch, ale pri nepretržitom tlakovom namáhaní sa značne dotvaruje. Bežná hadicová svorka so šnekovým{5}}pohonom utiahnutá na krútiaci moment 2–3 N·m vyvíja kontaktný tlak 5–10 MPa na povrch PFA, čo je výrazne nad dlhodobú{10} pevnosť v tlaku polyméru. Primárne tečenie PFA pod pásom svorky nastáva počas prvých 24 hodín po inštalácii svorky a vedie k strate hrúbky 0,1 až 0,3 mm. Následné sekundárne tečenie prebieha pomalšie počas 500 až 1 000 hodín (3 až 6 týždňov), čo vedie k celkovému zníženiu hrúbky o 0,3 až 0,8 mm, v závislosti od teploty a vlhkosti. Toto tečenie nie je reverzibilné. Páska svorky je z nehrdzavejúcej ocele alebo pozinkovanej uhlíkovej ocele a nebude sa plaziť. To má za následok stratu upínacej sily. Svorka, ktorá bola pôvodne utiahnutá, aby poskytla vodeodolné tesnenie, sa po 2–4 mesiacoch používania vo vlhku dostatočne uvoľní, aby sa mohla voľne pohybovať na plášti PFA.

Medzera pod svorkou nie je rovnomerná. Maximálne tečenie sa vyskytuje v blízkosti okrajov svorkového pásu, čím sa vytvára zúžená medzera, ktorá funguje ako kapilárny knôt. Tepelné cyklovanie (studená oblasť sa zahrieva, keď motor pracuje, a ochladzuje sa, keď nie je v prevádzke) nasáva vlhký vzduch do tejto medzery a usadzuje vlhkosť. Jediný 24-hodinový cyklus 80 % relatívnej vlhkosti pri 30 stupňoch so zapnutým ohrievačom počas 8 hodín môže priniesť 0,5 – 1,0 miligramu vody do medzery. Vo viac ako 100 cykloch sa na elektrických kontaktoch v studenej oblasti nahromadí vlhkosť. Samotný PFA plášť je nepriepustný v studenej časti (teploty < 60 stupňov), avšak medzera pod svorkou umožňuje priamu cestu okolo polymérnej bariéry.

Elektrické sledovanie a rozpad izolácie
Elektrochemické sledovanie začína, keď vlhkosť prejde cez svorku (ktorá môže byť uzemnená, ak sa dotkne nádrže) k vnútornej kovovej koncovke. Keď je prítomné napätie (120-480 VAC), cez vrstvu vlhkosti preteká zvodový prúd. Aj keď je zvodový prúd nepretržitý pri 0,5 mA, vedie k lokálnemu zahrievaniu, ktoré karbonizuje organické znečisťujúce látky na povrchu PFA. Karbonizované dráhy majú nižší odpor, preto sa zvyšuje prúd a proces sa zrýchľuje. Izolačný odpor medzi vykurovacím telesom a zemou sa zníži z > 1 000 MΩ na < 10 MΩ po 200 až 500 hodinách od prvého preniknutia vlhkosti. Prerušovač obvodu pri poruche uzemnenia (GFCI) sa vypne pri úniku 5-30 mA, čím sa ohrievač vypne. V zariadeniach, ktoré nie sú chránené GFCI, môže zvodový prúd pretrvávať, kým kovová svorka alebo svorka nekorodujú do bodu, kedy vznikne otvorený okruh alebo nebezpečenstvo požiaru.

Problém je najvážnejší v zariadeniach na galvanizáciu a chemické spracovanie, kde je okolitá vlhkosť vyššia ako 70 % a prevládajú vzdušné soli alebo kyslé hmly. Vlhkosť premostenia ku kovovému zakončeniu urýchľuje koróziu kovového zakončenia chloridovými iónmi zo susedných pokovovacích kúpeľov. Samotná svorka z nehrdzavejúcej ocele nekoroduje, ale medené alebo niklové koncovky vo vnútri chladnej oblasti rýchlo korodujú v prítomnosti chloridovej-vlhkosti. Preskúmanie ohrievačov, ktoré týmto mechanizmom zlyhali, vždy ukazuje zelené produkty korózie medi na koncovke a biele alebo hnedé usadeniny na vnútornom povrchu PFA pod umiestnením svorky-priamy dôkaz infiltrácie vlhkosti v mieste svorky.

Alternatívy k metóde montáže s priamou kovovou svorkou Mechanická bezpečnosť Spoľahlivosť tesnenia proti vlhkosti Vhodnosť do vlhkého prostredia
Kovová hadicová svorka priamo na PFA Stredná (počiatočná) Zlá (po tečení sa zlomí) Nevhodné
Prúžok, PFA/PTEE-lemovaný kovovou svorkouStredné (menšie tečenie) Stredné (vložka sa zmenšuje, ale neodstraňuje medzeru) Okrajové; kontrolovať štvrťročne.
Spona (PVDF alebo PFA) plastStredná (nízke tečenie na PFA) Stredná (plast-na-plaste zníži kapilárne vzlínanie) Stredná vlhkosť
Compression fitting with elastomeric seal (e.g., EPDM or FKM)HighExcellent (seal accommodates creep)Recommended for >70 % RH
Teplom zmršťovacia hadička cez svorku, potiahnutá lepidlom Nízka (iba tesnenie) Dobré (prvé) Tepelne zmrštiteľné tečenie, časom stráca tesnenie
PFA topánka lisovaná alebo koncovka prelisovaná Vysoká Výborná (nie je potrebné mechanické upínanie) Najlepšie pre vysokú vlhkosť a umývanie
Nerezová svorka so silikónovou vložkou (2 mm) Vysoká Dobrá (30-50 % kompresia podložky, absorpcia tečenia) Odporúčané; meniť podložku ročne
Najlepšie postupy pre inštaláciu vo vlhkých podmienkach
Ak sa ohrievač PFA má umiestniť do prostredia s vlhkosťou prostredia vyššou ako 60 % na viac ako 1000 hodín ročne, špecifikácia by mala obmedziť priame kovové hadicové svorky na studenej časti ohrievača PFA. Lisovaná PFA príruba alebo kompresné fitingy, ktoré rozložia zaťaženie na veľkú plochu (minimálne 20 mm široké) a používajú elastomérne tesnenie (FKM alebo EPDM), ktoré zachováva kompresiu napriek PFA tečeniu, sú preferovaným spôsobom pripevnenia konzol alebo nosných ramien. Tri zmiernenia znižujú pravdepodobnosť zlyhania, ak je svorka nevyhnutná. Pod celú šírku upínacieho pásu položte silikónovú gumenú podložku s hrúbkou 1-2 mm. Elastické zotavenie podložky (60–80 % kompresia) kompenzuje tečenie PFA počas 12–18 mesiacov. Po druhé, pred pripevnením podložky naneste na povrch PFA malú vrstvu dielektrického maziva (na silikónovom{15}}základe; mazivo uzatvára mikroskopické štrbiny a bráni odvodu vlhkosti. Po tretie, po utiahnutí utesnite okraje upínacej pásky vlhkom{18}}vytvrdzujúcim RTV silikónom, aby ste vytvorili sekundárnu bariéru proti prenikaniu vlhkého vzduchu. Žiadne z týchto zmiernení nie je také dobré ako jednoduché odstránenie kovovej svorky. Pre nové špecifikácie ohrievača špecifikujte integrálne lisované montážne konzoly alebo príruby, ktoré eliminujú akékoľvek uchytenie na studenej časti. Prírastkové náklady na lisovanú konzolu (20-50) v porovnaní s nákladom na pozemnú poruchu, ktorá odstaví procesnú linku na štyri hodiny (20-50) v porovnaní s nákladnou pozemnou poruchou, ktorá odstaví procesnú linku na štyri hodiny (2 0000-1).

Záver: Svorky Bow to Creep a Humidity Combinated
Kovové hadicové svorky v kontakte so studenou časťou ohrievača PFA zlyhajú vo vlhkom prostredí, keď PFA pri trvalom stláčaní skĺzne a zanechá medzeru, ktorá odvádza vlhkosť do elektrického zakončenia. Diagnóza je zložitá, pretože k zlyhaniu zvyčajne dôjde 3-12 mesiacov po inštalácii. Operátor zvyčajne vymení ohrievač bez toho, aby diagnostikoval svorku ako hlavný dôvod a bude nasledovať reťazec porúch. Riešením je špecifikovať montáž bez svoriek{6}} s lisovanými prírubami, kompresnými spojkami s elastomérovými tesneniami alebo plastovými svorkami, ktoré napodobňujú tečenie PFA. Hoci životnosť existujúcej inštalácie možno predĺžiť výmenou kovových svoriek za silikónové{11}}polstrované svorky a utesnením okrajov, riziko nie je vylúčené. Na akomkoľvek mieste, kde je relatívna vlhkosť neustále nad 70 %, by sa mala akákoľvek svorka na studenej časti považovať za dočasnú armatúru, ktorá by sa mala vymeniť každých 12 mesiacov bez ohľadu na jej zdanlivý stav. Najlepším-dlhodobým riešením je, aby výrobca ohrievača dodával integrálne lisované montážne prvky, takže nie sú potrebné žiadne svorky inštalované v teréne.