Lỗi giòn do lão hóa do oxy hóa nhiệt đề cập đến việc lớp lót PFA tiếp xúc với-môi trường oxy hóa không khí nóng và nhiệt độ quá cao trong thời gian dài. Chuỗi phân tử fluoropolymer trải qua quá trình phân tách oxy hóa và phản ứng liên kết chéo-, cấu trúc cao phân tử linh hoạt ban đầu bị phá hủy, độ dẻo dai của vật liệu biến mất và độ cứng tăng mạnh. Dưới sự dao động áp suất, ứng suất nhiệt xen kẽ và tác động nhẹ từ bên ngoài, các vết nứt mạng lưới dày đặc tạo ra bên trong lớp lót, sau đó bong ra thành các mảnh hình tấm-và rơi ra. Môi trường ăn mòn thấm vào các vết nứt để ăn mòn ống đế thép, các mảnh vụn lót mảnh vụn chặn các khuỷu tay và các đoạn ống hẹp, gây ra hiện tượng giảm lưu lượng hệ thống và hỏng hóc thiết bị. Hư hỏng do lão hóa này chủ yếu xuất hiện trong các đường ống có dấu vết quá nhiệt-trong thời gian dài và tiếp xúc với nhiệt độ-ở nhiệt độ cao.
1. Cơ chế phân hủy oxy hóa nhiệt và độ giòn
PFA duy trì các đặc tính cơ học ổn định trong phạm vi nhiệt độ sử dụng định mức. Khi nhiệt độ làm việc liên tục vượt quá giá trị điện trở nhiệt giới hạn trên, oxy trong môi trường và không khí sẽ tấn công các liên kết yếu của chuỗi phân tử. Quá trình oxy hóa nhiệt dài hạn- phá vỡ các chuỗi polyme dài thành các đoạn ngắn, kèm theo sự cứng hóa liên kết ngang-một phần. Vật liệu mất đi độ nhớt và độ dẻo, chuyển từ trạng thái dai sang trạng thái giòn cứng. Ngay cả ứng suất xen kẽ nhỏ cũng có thể gây ra sự nảy mầm của vết nứt và giãn nở nhanh chóng. Không giống như độ giòn có thể đảo ngược ở nhiệt độ-thấp, quá trình lão hóa oxy hóa do nhiệt gây ra hư hỏng cấu trúc hóa học không thể phục hồi và lớp lót không thể khôi phục tính linh hoạt ngay cả sau khi nhiệt độ giảm trở lại bình thường.
2. Các vị trí điển hình dễ bị hư hại do lão hóa nhiệt
Các đoạn đường ống được quấn chặt bằng đai truyền nhiệt điện có lỗi kiểm soát nhiệt độ và nhiệt độ quá cao kéo dài;
Đường ống trên cao không được cách nhiệt tiếp xúc với bức xạ nhiệt độ-cao và ánh nắng trực tiếp vào mùa hè;
Đường ống chân chết có môi chất tĩnh không có khả năng tản nhiệt, hình thành sự tích tụ nhiệt cục bộ;
Vùng lót mỏng có độ dày vật liệu nhỏ và hiệu suất chống-lão hóa oxy hóa yếu hơn;
Phụ kiện đường ống tại cửa ra của máy bơm có nhiệt độ trung bình cao và chịu tác động nhiệt liên tục.
3. Các yếu tố cốt lõi thúc đẩy sự lão hóa nhanh hơn
Hệ thống theo dõi nhiệt độ thiếu khả năng bảo vệ khóa liên động giới hạn nhiệt độ trên, dẫn đến nhiệt độ cực cao không thể kiểm soát được;
Thông số nhiệt độ thiết kế vượt quá-nhiệt độ sử dụng lâu dài cho phép của vật liệu lót PFA;
Lớp cách nhiệt bên ngoài bong ra trên diện rộng, gây tiếp xúc trực tiếp giữa lớp lót tường ngoài và không khí nóng;
Hệ thống hoạt động liên tục trong nhiều năm mà không cần bảo trì tắt máy, tích tụ hư hỏng do oxy hóa;
Môi trường chứa các thành phần oxy hóa như hydrogen peroxide và chất oxy hóa mạnh để tăng tốc độ phân mảnh chuỗi.
4. Các biện pháp kỹ thuật kiểm soát và ngăn chặn liên kết đầy đủ-
① Định cấu hình chương trình tắt khóa liên động khi quá nhiệt-kênh kép cho thiết bị theo dõi nhiệt
Cấm hoạt động lâu dài-vượt quá ngưỡng nhiệt độ vật liệu từ logic điều khiển.
② Kiểm tra chặt chẽ nhiệt độ làm việc của thiết kế so với chỉ số kỹ thuật chịu nhiệt của vật liệu PFA
Tránh tham số không khớp dẫn đến suy giảm nhiệt mãn tính.
③ Sửa chữa kịp thời lớp vỏ cách nhiệt bị hư hỏng để tạo thành lớp ngoài bảo quản nhiệt và cách nhiệt hoàn chỉnh
Cô lập bức xạ nhiệt độ cao-bên ngoài và quá trình oxy hóa không khí.
④ Sắp xếp bảo trì tắt máy định kỳ thường xuyên cho các đường ống-chạy dài để giảm thiệt hại nhiệt tích lũy
Làm nguội đúng cách để giảm bớt ứng suất dư của vật liệu bên trong.
⑤ Tiến hành quan sát nội soi và kiểm tra lấy mẫu độ linh hoạt trên các đoạn ống-dễ bị lão hóa
Thay thế các phụ kiện đường ống lót bị giòn nghiêm trọng trước khi bị phân mảnh lớn.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Chế độ kiểm soát và bảo vệ nhiệt độ | Nguy cơ giòn lão hóa nhiệt | Đề xuất ứng dụng |
|---|---|---|
| Không có khóa liên động về nhiệt độ + hư hỏng lớp cách điện + hoạt động quá nhiệt-trong thời gian dài | Nứt lớp lót và bong mảnh xảy ra sau khi sử dụng lâu dài- | Khôi phục lớp cách nhiệt và thêm khóa liên động nhiệt độ, thay thế các đoạn ống cũ |
| Kiểm soát giới hạn nhiệt độ vòng-đóng + cách nhiệt nguyên vẹn + ngừng bảo trì thường xuyên | Làm chậm hiệu quả quá trình phân tách oxy hóa chuỗi phân tử và sự giòn của vật liệu | Thông số kỹ thuật bảo vệ nhiệt tiêu chuẩn dành cho đường ống dẫn nhiệt-có lớp lót PFA theo dõi nhiệt |
| Lớp lót PFA chống oxy hóa-đã được sửa đổi + cảnh báo nhiệt độ phân tán theo thời gian thực- + kiểm tra hiệu suất lớp lót hàng năm | Nguy cơ tiềm ẩn nguy cơ phân mảnh giòn và tắc nghẽn đường ống cực thấp | Sơ đồ ưu tiên cho mạng lưới ống sưởi ấm chống ăn mòn-sản xuất liên tục ở nhiệt độ cao- |
Phần kết luận
Lỗi lão hóa do oxy hóa do nhiệt của lớp lót PFA là do nhiệt độ cao kéo dài gây ra hiện tượng đứt gãy oxy hóa chuỗi phân tử không thể đảo ngược, khiến lớp lót mất đi độ dẻo dai và tạo ra vết nứt và bong tróc giòn. Các chiến lược phòng ngừa cốt lõi bao gồm khóa nhiệt độ gia nhiệt bằng bảo vệ khóa liên động, khớp các chỉ số chịu nhiệt của vật liệu ở giai đoạn thiết kế, duy trì bảo vệ cách nhiệt hoàn toàn, sắp xếp bảo trì nghỉ ngơi định kỳ và thường xuyên phát hiện mức độ lão hóa của lớp lót. Quản lý toàn bộ-vòng khép kín-của quá trình cài đặt thông số điều khiển tự động, kỹ thuật bảo vệ bên ngoài và kiểm tra thiết bị định kỳ có thể loại bỏ tắc nghẽn đường ống và tai nạn rò rỉ ăn mòn nền do hiện tượng giòn lão hóa nhiệt của các ống gia nhiệt được lót PFA.
