Một nhà máy hóa chất có bộ trao đổi nhiệt PTFE gắn ngoài trời. Chất lỏng trong quá trình có tính ăn mòn nhưng không khí cũng chứa đầy hơi axit. Các bộ phận PTFE của bộ trao đổi nhiệt vẫn ổn nhưng vỏ thép và mặt bích đang bị rỉ sét. Làm thế nào toàn bộ bộ trao đổi nhiệt có thể được bảo vệ khỏi môi trường ăn mòn, không chỉ phía quy trình?
Ở những cơ sở có sương axit, hơi clo hoặc không khí biển chứa đầy muối-bao quanh thiết bị, điều kỳ diệu bên trong của PTFE-tính trơ hoàn toàn của nó đối với hầu hết mọi hóa chất-không tự động lan ra bên ngoài. Các ống và ống lót vẫn còn nguyên, tuy nhiên lớp vỏ-thép carbon, mặt bích, bu lông{5}}thép carbon, bu lông và các cấu trúc hỗ trợ bắt đầu bị lõm xuống và đóng cặn trong vòng vài tháng. Chất liệu PTFE bên trong an toàn; thách thức là giữ cho bên ngoài không bị rỉ sét và ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cơ học của toàn bộ thiết bị. Cho dù việc lắp đặt nằm trong nhà máy axit sulfuric, gần cơ sở xử lý nước thải ven biển hay dưới khói axit clohydric phun liên tục, mục tiêu đều giống nhau: bảo vệ mọi bộ phận tiếp xúc để bộ trao đổi nhiệt có thể mang lại tuổi thọ sử dụng dự kiến là 10, 15 hoặc thậm chí 20 năm.
Sự lựa chọn đầu tiên và quyết định nhất chính là chất liệu vỏ. Vỏ nhựa-được gia cố bằng sợi thủy tinh (FRP), điển hình là hệ thống nhựa vinyl-ester hoặc nhựa epoxy được gia cố bằng thủy tinh hoặc sợi carbon, loại bỏ vấn đề ăn mòn tại nguồn. Những lớp vỏ này nhẹ hơn thép, không cần sơn và chống lại chính bầu khí quyển phá hủy thép carbon. Trong các nhà máy xử lý 98 % axit sulfuric hoặc clo ướt, FRP đã trở thành tiêu chuẩn cho bộ trao đổi dạng vỏ-và-ống và cuộn dây ngâm{8}}. Trong trường hợp các điều kiện của quy trình vẫn yêu cầu lớp vỏ kim loại để đánh giá áp suất hoặc tính dẫn nhiệt thì lớp phủ{10}hiệu suất cao sẽ cung cấp tuyến phòng thủ tiếp theo. Hệ thống epoxy nhiều lớp được gia cố bằng vảy thủy tinh hoặc lớp phủ phủ fluoropolymer như ETFE hoặc PFA, tạo ra một rào cản chống lại sự ngưng tụ axit và phun muối trong nhiều năm. Các lớp phủ này phải được thi công trong điều kiện được kiểm soát, chuẩn bị bề mặt phù hợp theo tiêu chuẩn Sa 2.5 và mỗi lớp được kiểm tra bằng máy đo độ dày màng khô và máy dò kỳ nghỉ. Một điểm bị bỏ sót sẽ trở thành đầu mối cho sự ăn mòn dưới màng{17}}có thể lan rộng nhanh chóng.
Mặt bích và chốt tuân theo cùng một logic. Mặt bích bằng thép-cacbon tiêu chuẩn nhanh chóng xuất hiện các vệt rỉ sét làm ố mặt miếng đệm PTFE và tạo ra các kẽ hở nơi axit tập trung. Việc nâng cấp lên mặt bích bằng thép không gỉ 316L thường là đủ cho môi trường hơi axit-trung bình; tại các địa điểm ven biển hoặc có nhiều clo-có tính xâm thực cao hơn, thép không gỉ song công, Hastelloy C-276 hoặc thậm chí mặt bích titan trở nên cần thiết. Bu lông xứng đáng được quan tâm như nhau. Các đinh tán hoặc bu lông được bọc bằng PTFE ngăn ngừa hiện tượng co rút ren và bảo vệ khỏi sự tấn công của khí quyển. Trong trường hợp đặc biệt, bộ bu lông titan đầy đủ được chỉ định. Chi phí bổ sung nhỏ sẽ được hoàn trả nhiều lần bằng cách loại bỏ các ốc vít bị giữ lại trong quá trình bảo trì.
Việc bịt kín các mối nối giữa vỏ và tấm ống hoặc giữa các mặt bích đòi hỏi các miếng đệm chống lại cả chất lỏng xử lý bên trong và không khí bên ngoài. Miếng đệm bao bọc PTFE có chất độn không chứa amiăng-được nén kết hợp khả năng kháng hóa chất của PTFE trên cả hai mặt với khả năng đàn hồi cơ học cần thiết để bịt kín đáng tin cậy. Đối với chu kỳ nhiệt độ khắc nghiệt, ưu tiên sử dụng băng PTFE (ePTFE) giãn nở hoặc miếng đệm vết thương-xoắn ốc có chất độn PTFE. Những lựa chọn này ngăn chặn các-rò rỉ vi mô cho phép chất lỏng trong quá trình tiếp cận với lớp vỏ bên ngoài hoặc hơi ẩm trong khí quyển tiếp cận các bề mặt lớp lót bên trong.
Bộ trao đổi dịch vụ-lạnh đưa ra một mối đe dọa bổ sung: ngưng tụ bên ngoài. Khi chất lỏng trong quá trình được làm lạnh dưới điểm sương của không khí xung quanh-thường có trong các thiết bị làm mát bằng nước muối hoặc chất hấp thụ axit sulfuric-axit-độ ẩm chứa đầy sẽ ngưng tụ trên vỏ. Màng axit loãng thu được thường có tính ăn mòn cao hơn chất lỏng quá trình đậm đặc. Lớp cách nhiệt bằng bọt xốp-đóng (polyisocyanurate hoặc thủy tinh xốp) được bọc bằng một lớp-rào cản hơi bằng nhôm hoặc PVC ngăn chặn sự ngưng tụ này trong khi bảo vệ lớp phủ hoặc FRP khỏi sự suy thoái của tia cực tím và hư hỏng cơ học. Các đường nối của áo khoác phải được bịt kín bằng ma tít tương thích và có lỗ thoát nước ở những điểm thấp để tránh đọng nước.
Đối với các bộ trao đổi loại nhúng hoặc cuộn dây-nhỏ hơn, vỏ bọc chống ăn mòn có thông gió-là một giải pháp thay thế thiết thực. Được chế tạo từ tấm không gỉ FRP hoặc 316L, những vỏ này cho phép lưu thông không khí tự do để loại bỏ nhiệt nhưng vẫn tránh bụi phun trực tiếp và bụi nặng. Quạt hút hoặc lỗ thông hơi tự nhiên ngăn chặn sự tích tụ hơi nước trong khi bản thân vỏ bọc chống lại cùng một bầu không khí tấn công thiết bị không được bảo vệ.
Thành công thực tế dựa trên ba trụ cột hỗ trợ. Đầu tiên, việc lựa chọn vật liệu phải được ghi lại trong thông số kỹ thuật có tham chiếu đến tốc độ ăn mòn trong khí quyển của địa điểm-được đo bằng cách đặt phiếu chống ăn mòn tại vị trí đề xuất trong ít nhất sáu tháng. Thứ hai, vấn đề về vị trí: nâng cao bộ trao đổi nhiệt dưới một mái che đơn giản hoặc di chuyển nó vào trong một tòa nhà thông gió có thể làm giảm đáng kể mức độ nghiêm trọng của phơi nhiễm và kéo dài tuổi thọ lớp phủ. Thứ ba, việc bảo trì phải trở thành thường xuyên. Việc kiểm tra trực quan hàng quý, kiểm tra độ dày hàng năm trên bất kỳ bộ phận kim loại nào và việc chỉnh sửa ngay lập tức-các ngày nghỉ của lớp phủ sẽ ngăn ngừa các vấn đề nhỏ trở thành hư hỏng về cấu trúc. Làm sạch các bề mặt bên ngoài bằng nước-áp suất thấp sẽ loại bỏ muối tích tụ trước khi chúng cô đặc lại.
Việc lắp đặt phòng sạch-trong nhà mang lại một thực tế rất khác. Vỏ thép cacbon-với lớp sơn lót cơ bản và một lớp sơn phủ duy nhất thường là đủ vì không khí xung quanh không chứa sương axit hay muối. Ngược lại, dịch vụ ăn mòn ngoài trời đòi hỏi mức độ bảo vệ cao hơn và kiểm tra thường xuyên hơn. Sự khác biệt không chỉ đơn thuần là kinh tế; đó là sự khác biệt giữa một bộ trao đổi nhiệt được lặng lẽ thay thế ba năm một lần và một bộ trao đổi nhiệt hoạt động đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ.
Do đó, việc bảo vệ bộ trao đổi nhiệt PTFE trong môi trường ăn mòn đòi hỏi phải chú ý đến tất cả các bộ phận, không chỉ các bộ phận bị ướt. Với việc lựa chọn vật liệu thích hợp-vỏ FRP, phần cứng kim loại-được phủ hoặc ngoại lai, các miếng đệm tương thích và rào cản ngưng tụ-kết hợp với việc giám sát và bảo trì có kỷ luật, các thiết bị này mang đến dịch vụ xuất sắc ngay cả trong điều kiện ngoài trời khắc nghiệt nhất. Một chút chú ý đến vật liệu bên ngoài có thể tăng gấp đôi tuổi thọ của thiết bị và loại bỏ việc ngừng hoạt động ngoài kế hoạch. Nguyên tắc đó áp dụng cho tất cả các thiết bị trong môi trường hung hãn: bên trong có thể bất khả chiến bại nhưng bên ngoài phải được cố tình bảo vệ. Khi cả hai được giải quyết cùng nhau, bộ trao đổi PTFE trở thành công cụ đáng tin cậy mà các kỹ sư xử lý có thể tin tưởng trong nhiều năm tới.
