Dây chuyền mạ niken đã thay thế lò sưởi ngâm PTFE chỉ sau chín tháng. Vỏ bọc không có vết nứt, không có vết phồng rộp và không bị đổi màu. Điện trở cách điện đã giảm từ 500 MΩ xuống 12 MΩ. Sự cố bắt nguồn từ sự nhiễm bẩn đồng trong bể mạ niken-sự rò rỉ của bộ trao đổi nhiệt đã khiến các ion đồng lắng đọng trên vỏ lò sưởi. Lớp đồng mỏng và bám dính chặt nhưng nó tạo ra đường dẫn điện làm tăng tốc độ thẩm thấu và làm suy giảm lớp cách nhiệt.
Ô nhiễm kim loại là một yếu tố phổ biến nhưng chưa được công nhận trong tuổi thọ của lò sưởi ngâm PTFE. Bể mạ tích tụ kim loại hòa tan từ phôi, giá đỡ, đồ đạc và thiết bị đầu nguồn. Những kim loại này có thể đọng lại trên các bề mặt bị nung nóng, tạo thành các lớp làm thay đổi đặc tính nhiệt và điện của lò sưởi. Trong một số trường hợp, sự ô nhiễm là triệu chứng của một vấn đề quy trình lớn hơn. Ở những người khác, đó là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến hỏng lò sưởi.
Ô nhiễm kim loại xảy ra như thế nào
Các ion kim loại hòa tan trong bể mạ có thể đọng lại trên vỏ lò sưởi thông qua một số cơ chế. Phổ biến nhất là lắng đọng điện hóa, trong đó vỏ lò sưởi hoạt động như một cực âm đối với dòng điện đi lạc hoặc các cặp điện trong bể. Các ion kim loại bị khử thành dạng kim loại và bám vào vỏ.
Sự lắng đọng theo hướng nhiệt độ-là một cơ chế khác. Một số kim loại có độ hòa tan giảm ở nhiệt độ cao hơn. Khi dung dịch tuần hoàn qua vỏ bọc nóng, nồng độ cục bộ vượt quá độ bão hòa và kim loại kết tủa trên bề mặt. Điều này thường xảy ra với sắt và đồng trong bể axit.
Sự dịch chuyển hóa học xảy ra khi một ion kim loại cao quý hơn tiếp xúc với bề mặt kém quý hơn. Nếu vỏ bọc PTFE có bất kỳ vết bẩn kim loại nào-do vết xước làm lộ ra vỏ kim loại bên trong hoặc do cặn dẫn điện-thì tốt nhất nên loại bỏ các tấm kim loại quý hơn.
| chất gây ô nhiễm | Nguồn | Cơ chế lắng đọng | Tác dụng lên máy sưởi | Mức độ rủi ro |
|---|---|---|---|---|
| đồng | Rò rỉ trao đổi nhiệt, thanh cái | Điện hóa, dịch chuyển | Lớp dẫn điện, thẩm thấu | Cao |
| Sắt | Phôi thép, giá đỡ | Nhiệt độ-được điều khiển | Tiền gửi, quy mô | Vừa phải |
| Niken | Kéo bể niken ngược dòng-vào | Điện hóa | Lớp dẫn điện | Cao |
| crom | Kéo axit cromic-vào | Điện hóa | Phim thụ động, không cần đặt cọc | Thấp |
| kẽm | Giá đỡ mạ kẽm | Nhiệt độ-được điều khiển | Tiền gửi, quy mô | Vừa phải |
| Chỉ huy | Hàn, đồ đạc cũ | Điện hóa | Lớp dẫn điện | Cao |
Các chất ô nhiễm kim loại trong bể mạ và ảnh hưởng của chúng lên thiết bị gia nhiệt ngâm PTFE
Vấn đề lớp dẫn điện
Lớp kim loại đọng lại trên vỏ bọc PTFE làm thay đổi đặc tính điện của lò sưởi. Chất cặn có tính dẫn điện và tiếp xúc với chất lỏng trong quá trình. Nếu cặn bám tới mặt bích hoặc vỏ thiết bị đầu cuối, nó sẽ tạo ra đường dẫn dòng điện rò rỉ xuống đất-khi có sự cố chạm đất.
Ngay cả khi cặn không đạt đến điểm nối đất, nó sẽ thay đổi sự phân bố điện trường xung quanh lò sưởi. Lớp dẫn điện hoạt động như một phần mở rộng của điện cực, tập trung dòng điện ở các cạnh lắng đọng. Điều này có thể đẩy nhanh quá trình gia nhiệt và thẩm thấu cục bộ, dẫn đến hư hỏng sớm.
Sự lắng đọng cũng làm thay đổi hành vi nhiệt. Lớp kim loại có độ dẫn nhiệt cao hơn PTFE, điều này có vẻ có lợi. Nhưng cặn lắng thường không đồng đều và xốp, đồng thời nó có thể giữ hơi ẩm và hóa chất bám vào vỏ bọc. Kết quả là sự ăn mòn và thẩm thấu cục bộ, khả năng truyền nhiệt không được cải thiện.
Tại sao ô nhiễm kim loại khó phát hiện
Ô nhiễm kim loại khó phát hiện vì cặn lắng thường mỏng và bám chặt vào bề mặt PTFE. Chúng có thể không nhìn thấy được bằng mắt thường và chúng không tạo ra sự đổi màu hoặc phồng rộp liên quan đến các dạng hư hỏng khác.
Thử nghiệm điện trở cách điện có thể không phát hiện ra vấn đề cho đến khi cặn lắng phát triển đủ để tạo ra đường rò rỉ đáng kể. Lò sưởi có lớp mạ đồng mỏng có thể có điện trở cách điện thấp hơn 50–100 MΩ-so với mới nhưng không đủ thấp để kích hoạt cảnh báo.
Kiểm tra bằng mắt dưới độ phóng đại có thể phát hiện ánh kim loại hoặc sự thay đổi kết cấu bề mặt. Một thử nghiệm đơn giản là lau vỏ bọc bằng vải trắng-dư lượng kim loại cho thấy sự lắng đọng. Một thử nghiệm khác là đo điện trở bề mặt bằng đồng hồ vạn năng-một lớp cặn dẫn điện có chỉ số thấp hơn bề mặt PTFE cách điện.
Ngăn ngừa ô nhiễm kim loại
Cách phòng ngừa hiệu quả nhất là loại bỏ nguồn gốc. Khắc phục rò rỉ bộ trao đổi nhiệt, thay thế các giá đỡ và thiết bị cố định bị ăn mòn, đồng thời ngăn chặn-bị kéo từ các bể chứa phía thượng nguồn. Phân tích bể chứa kim loại hòa tan cho thấy mức độ ô nhiễm và xác định nguồn gốc.
Quá trình lọc loại bỏ các hạt kim loại lơ lửng nhưng không loại bỏ các ion hòa tan. Trao đổi ion hoặc điện phân có thể làm giảm nồng độ kim loại hòa tan, nhưng đây là các giải pháp cấp độ quy trình chứ không phải giải pháp cấp độ gia nhiệt.
Đối với bản thân lò sưởi, bề mặt PTFE được đánh bóng làm giảm độ bám dính của cặn kim loại. Bề mặt nhẵn sẽ khó tạo mầm và phát triển hơn. Việc vệ sinh thường xuyên bằng axit loãng sẽ loại bỏ cặn kim loại trước khi chúng trở nên đặc đến mức ảnh hưởng đến hiệu suất.
Khi ô nhiễm kim loại cho thấy có vấn đề về quy trình
Sự nhiễm bẩn kim loại lặp đi lặp lại trên lò sưởi trong bể mạ cho thấy rằng thành phần hóa học của bể mạ không được kiểm soát. Nồng độ kim loại hòa tan quá cao hoặc dòng điện rò rỉ gây ra sự lắng đọng trên các bề mặt lẽ ra phải trơ. Máy sưởi là một triệu chứng, không phải là nguyên nhân gốc rễ.
Cấu hình lò sưởi ngâm PTFE tùy chỉnh với vỏ bọc được đánh bóng, mật độ watt thấp hơn và diện tích bề mặt lớn hơn giúp giảm tốc độ lắng đọng kim loại và kéo dài khoảng thời gian giữa các lần làm sạch cần thiết. Quy trình đặc tả yêu cầu thành phần hóa học của bể, nồng độ kim loại hòa tan, nhiệt độ vận hành và lịch sử nhiễm bẩn của các bộ gia nhiệt trước đó.
