Một xưởng hoàn thiện kim loại đã lấy lò sưởi ngâm PTFE ra khỏi bể làm sạch bằng kiềm sau năm tháng sử dụng. Bề mặt vỏ bọc được phủ một lớp màng thủy tinh cứng có khả năng chống lại sự loại bỏ của axit loãng. Đội bảo trì đã phải dùng đục để phá lớp màng ra, làm thủng PTFE ở một số chỗ. Bộ phim không phải là quy mô canxi cacbonat thông thường. Đó là một tấm thủy tinh silicat đã dính vào bề mặt lò sưởi.
Màng thủy tinh silicat là một trong những chất lắng đọng bền nhất được tìm thấy trên lò sưởi ngâm PTFE. Chúng hình thành trong các bể làm sạch có tính kiềm có chứa natri silicat, một chất phụ gia phổ biến được sử dụng để đệm, ức chế ăn mòn và huyền phù đất. Silicat polyme hóa trên các bề mặt nóng để tạo thành một lớp giống như thủy tinh-có liên kết hóa học với PTFE.
Tại sao màng silicat hình thành trên bề mặt nóng
Natri silicat là hỗn hợp của natri oxit và silicon dioxide. Trong dung dịch, nó tồn tại dưới dạng ion silicat. Khi dung dịch tiếp xúc với bề mặt nóng, silicat sẽ polyme hóa-các ion silicat liên kết với nhau để tạo thành chuỗi và mạng lưới dài. Quá trình trùng hợp được thúc đẩy bởi nhiệt độ và sự bay hơi của nước ở bề mặt nóng.
Silicat polyme hóa tạo thành một màng cứng, kháng hóa chất và liên kết chặt chẽ với bề mặt. Bộ phim phát triển khi có nhiều cặn silicat hơn. Nó trở nên dày hơn và giống thủy tinh hơn-theo thời gian. Không giống như cặn cacbonat bám dính bằng cách lồng vào nhau cơ học, màng silicat liên kết hóa học với bề mặt PTFE.
| Nồng độ silicat | Nhiệt độ tắm | Nhiệt độ bề mặt vỏ bọc | Tỷ lệ hình thành phim | Thời gian đến phim 1 mm |
|---|---|---|---|---|
| 1–2% | 60 độ | 75 độ | Thấp | 6–12 tháng |
| 2–4% | 70 độ | 85 độ | Vừa phải | 3–6 tháng |
| 4–6% | 75 độ | 95 độ | Cao | 6–12 tuần |
| >6% | 80 độ | 105 độ + | Rất cao | 3–6 tuần |
Tốc độ hình thành màng silicat phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ vỏ bọc
Tại sao màng silicat lại gây hại nhiều hơn cặn cacbonat
Cân cacbonat tương đối mềm và xốp. Nó bám dính bằng cách khóa liên động cơ học và lực van der Waals yếu. Axit loãng hòa tan nó và bề mặt PTFE bên dưới thường còn nguyên vẹn.
Phim silicat thì khác. Chúng cứng, đậm đặc và liên kết hóa học với PTFE. Mạng lưới silicat hình thành liên kết cộng hóa trị với bề mặt polymer. Bộ phim không hòa tan trong axit. Nó đòi hỏi phải làm sạch bằng kiềm hoặc loại bỏ cơ học.
Việc loại bỏ cơ học-cạo, đục hoặc phun mài mòn-làm hỏng PTFE và tạo ra các vị trí tạo mầm để hình thành màng trong tương lai. Các khu vực bị hư hỏng dễ tiếp nhận liên kết silicat hơn bề mặt nhẵn ban đầu.
Vai trò của nhiệt độ bề mặt vỏ bọc
Tốc độ trùng hợp silicat tăng theo nhiệt độ. Cứ tăng 10 độ thì tốc độ tăng gần gấp đôi. Một lò sưởi hoạt động ở nhiệt độ bề mặt 95 độ tạo thành màng silicat nhanh gấp đôi so với lò sưởi ở nhiệt độ 85 độ.
Nhiệt độ bề mặt phụ thuộc vào mật độ watt và điều kiện dòng chảy. Một lò sưởi hoạt động ở công suất 1,4 W/cm2 trong bồn tắm được khuấy trộn vừa phải có thể có nhiệt độ bề mặt cao hơn khối lớn từ 15–20 độ. Một lò sưởi ở mức 0,9 W/cm2 có thể có nhiệt độ bề mặt chỉ cao hơn vật thể 10–12 độ. Mật độ watt thấp hơn làm giảm nhiệt độ bề mặt và làm chậm quá trình hình thành màng.
Ngăn chặn sự hình thành màng silicat
Cách phòng ngừa hiệu quả nhất là giảm nhiệt độ bề mặt vỏ bọc. Mật độ watt thấp hơn giữ cho bề mặt mát hơn và làm chậm tốc độ trùng hợp. Một lò sưởi hoạt động ở mức 0,9 W/cm2 có thể mất gấp đôi thời gian để tạo thành màng 1 mm so với màng ở mức 1,4 W/cm2.
Bề mặt được đánh bóng làm giảm cường độ bám dính của màng silicat. Bề mặt nhẵn cung cấp ít vị trí tạo mầm hơn và ít liên kết cơ học hơn. Bề mặt được đánh bóng kéo dài khoảng thời gian làm sạch thêm 30–50% so với bề mặt tiêu chuẩn.
Việc vệ sinh thường xuyên sẽ loại bỏ lớp màng trước khi nó trở nên dày và bền. Màng mỏng dễ loại bỏ hơn màng dày. Khoảng thời gian vệ sinh phải dựa trên kết quả kiểm tra chứ không phải lịch cố định.
| Biện pháp phòng ngừa | Ảnh hưởng đến sự hình thành màng | Thực hiện |
|---|---|---|
| Mật độ watt thấp hơn, 0,9 W/cm2 | Polyme hóa chậm hơn | Thiết kế lò sưởi |
| Bề mặt được đánh bóng | Giảm độ bám dính | Kết thúc nóng |
| Vệ sinh thường xuyên | Ngăn chặn màng dày | Lịch bảo trì |
| Giảm nồng độ silicat | Tỷ lệ lắng đọng thấp hơn | Kiểm soát hóa chất tắm |
Các biện pháp ngăn ngừa sự hình thành màng silicat trong chất tẩy rửa có tính kiềm
Làm sạch màng silicat mà không làm hỏng lò sưởi
Màng silicat không hòa tan trong axit. Chúng yêu cầu làm sạch bằng kiềm hoặc loại bỏ cơ học.
Dung dịch tẩy rửa có tính kiềm-thường chứa 5–10% natri hydroxit ở 50–60 độ -có thể làm mềm màng silicat và có thể quét sạch lớp màng này. Dung dịch làm sạch phải được luân chuyển hoặc khuấy trộn để duy trì sự tiếp xúc với màng. Cần kiểm tra lò sưởi sau khi vệ sinh để xác nhận rằng lớp màng đã được gỡ bỏ.
Loại bỏ cơ học nên là phương sách cuối cùng. Nếu cần loại bỏ bằng cơ học, hãy sử dụng dụng cụ cạo nhựa hoặc bàn chải mềm. Không sử dụng bàn chải dây, dụng cụ cạo kim loại hoặc miếng mài mòn vì sẽ làm hỏng PTFE.
Khi màng silicat chỉ ra vấn đề về đặc điểm kỹ thuật
Máy sưởi phát triển màng silicat dày mặc dù được vệ sinh thường xuyên cho thấy máy sưởi đang hoạt động ở mật độ watt quá cao so với hóa chất trong bể. Cấu hình lò sưởi ngâm PTFE tùy chỉnh với mật độ watt thấp hơn, bề mặt được đánh bóng và diện tích bề mặt lớn hơn sẽ giải quyết nguyên nhân cốt lõi của sự lắng đọng silicat. Quá trình xác định yêu cầu về thành phần hóa học của bể, nồng độ silicat, nhiệt độ vận hành và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có chất tẩy rửa có chứa kiềm silicat{3}}, phương pháp tiếp cận dành riêng cho ứng dụng này-làm giảm sự hình thành màng và kéo dài tuổi thọ sử dụng của lò sưởi.
