Dây chuyền mạ crom cứng đã kéo được lò sưởi ngâm PTFE chỉ sau bảy tháng sử dụng. Phần dưới của vỏ ở tình trạng tốt. Sự cố tập trung ở đường hơi-ranh giới nơi bộ gia nhiệt truyền từ chất lỏng vào không gian hơi phía trên bồn tắm. PTFE có một dải phồng rộp và đổi màu dọc theo đường đó, đồng thời điện trở cách điện giảm xuống còn 18 MΩ. Bộ gia nhiệt đã được ngâm hoàn toàn ở mức hoạt động bình thường, nhưng mức này đã giảm xuống trong chu kỳ mạ và phần trên của phần được gia nhiệt sẽ chuyển đổi giữa điều kiện ướt và khô hàng trăm lần.
Đường hơi là vị trí dễ bị tổn thương nhất trên lò sưởi ngâm PTFE trong dịch vụ mạ crom. Sự kết hợp của hơi axit cromic, nhiệt độ tăng cao và chu trình khô-ướt lặp đi lặp lại tạo ra môi trường phân hủy mạnh hơn chỉ riêng pha lỏng hoặc pha hơi.
Tại sao đường hơi khác với vùng chất lỏng
Bên dưới dòng chất lỏng, bộ gia nhiệt được làm mát bằng dung dịch axit cromic. Nhiệt độ vỏ bọc nằm trong khoảng 15–20 độ của chất lỏng khối và PTFE vẫn nằm trong phạm vi hoạt động an toàn. Chất lỏng cũng mang đi mọi cặn lắng và nồng độ axit ở bề mặt vỏ bọc vẫn gần bằng nồng độ khối.
Phía trên đường chất lỏng, lò sưởi tiếp xúc với hơi. Truyền nhiệt sang hơi kém hiệu quả hơn khoảng hai mươi lần so với truyền nhiệt sang chất lỏng. Nhiệt độ vỏ bọc tăng mạnh, thường là 50–100 độ. PTFE mềm, giãn nở và trở nên dễ thấm hơn. Hơi axit cromic ngưng tụ trên phần lạnh hơn của vỏ bọc, tạo ra màng axit đậm đặc tấn công polyme.
Tại đường dẫn hơi, vỏ bọc chuyển đổi giữa ướt và khô với mỗi mức thay đổi. Nhiệt độ dao động hàng chục độ với mỗi chu kỳ. Sự giãn nở chênh lệch giữa phần ướt và phần khô tạo ra ứng suất cắt lên PTFE và màng axit đậm đặc làm tăng tốc độ thẩm thấu.
| Vùng | Phương tiện truyền nhiệt | Vỏ bọc ΔT ở mức 1,2 W/cm2 | Nhiệt độ bề mặt PTFE | Tỷ lệ xuống cấp |
|---|---|---|---|---|
| chất lỏng sâu | Tắm axit cromic | 15–20 độ | 75–80 độ | Đường cơ sở |
| Gần dòng chất lỏng | Hỗn hợp chất lỏng/hơi | 25–40 độ | 85–100 độ | 2–3× |
| Dòng hơi | Hơi axit crom | 50–100 độ | 110–150 độ | 5–10× |
| Không gian hơi khô | Không khí và hơi nước | 80–150 độ | 140–200 độ | 10–20× |
Nhiệt độ vỏ bọc và tốc độ phân hủy theo vùng trong bể mạ crom được gia nhiệt
Tại sao hơi mạ Chrome lại đặc biệt mạnh
Bể axit cromic giải phóng hơi có chứa crom trioxit và nước. Hơi ngưng tụ trên bề mặt lạnh hơn, tạo thành màng axit cromic đậm đặc. Màng này mạnh hơn so với bể lớn vì nó đậm đặc hơn và do nó tiếp xúc trực tiếp với bề mặt PTFE nóng.
Màng cô đặc cũng chứa crom hóa trị sáu, một chất oxy hóa mạnh. Ở nhiệt độ bề mặt cao của đường hơi, crom tấn công PTFE thông qua quá trình oxy hóa. Cuộc tấn công tạo ra các vết nứt bề mặt và làm tăng tính thấm của polymer. Độ ẩm và axit xâm nhập vào các vết nứt, chạm tới lớp cách nhiệt bên trong và làm giảm điện trở cách điện.
Tại sao biến động cấp độ làm cho nó tồi tệ hơn
Trong bể mạ crom, mức chất lỏng dao động vì nhiều lý do. Các phôi vào và ra khỏi bể sẽ dịch chuyển chất lỏng, nâng và hạ mức. Sự bay hơi và kéo dãn-làm giảm mức độ theo thời gian. Chu kỳ mạ có thể bao gồm các giai đoạn khi mức độ được hạ xuống một cách có chủ ý.
Nếu đỉnh của phần được gia nhiệt gần với mức chất lỏng bình thường, đường hơi sẽ di chuyển lên xuống của bộ gia nhiệt theo từng biến động. Phần luân chuyển giữa ướt và khô phải chịu điều kiện tồi tệ nhất của cả hai môi trường-màng hơi đậm đặc và sốc nhiệt do làm ướt và sấy khô nhiều lần.
Các biện pháp thiết kế và vận hành bảo vệ đường hơi
Cách bảo vệ hiệu quả nhất là giữ toàn bộ phần được làm nóng ở dưới đường hơi. Phần trên cùng của phần được làm nóng phải thấp hơn ít nhất 100 mm so với mức chất lỏng tối thiểu mà bể đạt được trong quá trình hoạt động bình thường. Trong lớp mạ crom, nơi thường xuyên có sự dao động về mức độ, 150 mm sẽ an toàn hơn.
Khóa liên động mức thấp-có tác dụng cắt nguồn điện của bộ sưởi khi mức giảm xuống dưới ngưỡng an toàn sẽ ngăn đường hơi di chuyển vào phần được làm nóng. Khóa liên động phải độc lập với bộ điều khiển mức chính.
Giảm mật độ watt sẽ làm giảm nhiệt độ vỏ bọc trong không gian hơi. Một lò sưởi hoạt động ở mức 0,8 W/cm2 có nhiệt độ bề mặt thấp hơn 15–20 độ so với lò sưởi ở mức 1,2 W/cm2, giúp làm chậm quá trình oxy hóa và thẩm thấu ở đường hơi.
| Biện pháp bảo vệ | Ảnh hưởng đến sự xuống cấp của dòng hơi | Thực hiện |
|---|---|---|
| Biên độ ngâm 100–150 mm | Giữ phần nóng chìm trong nước | Kích thước lò sưởi |
| Khóa liên động cấp thấp | Cắt điện ở mức thấp | Cảm biến mức và rơle |
| Mật độ watt thấp hơn, 0,8 W/cm2 | Nhiệt độ bề mặt thấp hơn 15–20 độ | Thiết kế lò sưởi |
| Giảm biến động cấp độ | Ít chu kỳ-khô ướt hơn | Kiểm soát quá trình |
Biện pháp bảo vệ đường hơi trong bể mạ crom
Khi đường hơi phồng rộp cho biết có vấn đề về thông số kỹ thuật
Bộ gia nhiệt bị phồng rộp ở đường hơi mặc dù có biên độ ngâm hợp lý cho thấy bộ gia nhiệt được đặt quá cao trong bể hoặc việc kiểm soát mức độ không phù hợp. Cấu hình bộ gia nhiệt nhúng PTFE tùy chỉnh với phần gia nhiệt ngắn hơn, vị trí lắp thấp hơn và khóa liên động mức-thấp sẽ giải quyết nguyên nhân sâu xa dẫn đến suy thoái đường dẫn hơi. Quá trình đặc tả yêu cầu kích thước bể, mức chất lỏng bình thường và tối thiểu, biên độ dao động của mức và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có dây chuyền mạ crom, phương pháp tiếp cận-dành riêng cho ứng dụng này giúp giảm hiện tượng phồng rộp ở đường dẫn hơi và kéo dài tuổi thọ sử dụng của lò sưởi.
