Линія фосфатування цинку вивела з роботи занурювальний нагрівач з ПТФЕ потужністю 5 кВт лише після восьми місяців експлуатації. Поверхня оболонки, звернена до заготовок, виглядала нормально. Нижня сторона-сторона, звернена до стінки резервуара-була вкрита щільним, ущільненим шаром темного мулу товщиною 15–20 мм. Опір ізоляції впав до 18 МОм. Шлам був сумішшю осаду фосфату заліза, шламу фосфату цинку та залишкового піску, який осів і консолідувався в зазорі між нагрівачем і стіною.
Фосфатні ванни постійно утворюють осад. Реакція конверсійного покриття утворює нерозчинні фосфати, які випадають в осад із розчину. У резервуарі з занурювальним нагрівачем з PTFE, встановленому на стіні або біля неї, зазор між нагрівачем і стінкою стає мулоуловлювачем. Шлам накопичується, ущільнюється і, зрештою, покриває нижню частину обігрівача.
Чому фосфатні ванни утворюють стільки мулу
Реакція фосфатування перетворює розчинені іони металів у нерозчинні фосфатні сполуки. На кожен квадратний метр фосфатованої сталевої поверхні утворюється приблизно 2–5 грамів шламу. У високо-пропускній лінії щоденне утворення шламу може досягати кількох кілограмів.
Шлам складається з фосфатів заліза, фосфатів цинку і складних фосфатів інших металів. Він тонкий, щільний і легко сідає. У резервуарі з низьким потоком мул накопичується на горизонтальних поверхнях і в зонах низької-швидкості.
| Пропускна здатність лінії | Сталева поверхня фосфатована | Щоденне утворення осаду | Щомісячне накопичення |
|---|---|---|---|
| Низька, 100 м²/добу | 100 m² | 0,2–0,5 кг | 6–15 кг |
| Середній, 500 м²/добу | 500 m² | 1,0–2,5 кг | 30–75 кг |
| Висока, 1000 м²/добу | 1,000 m² | 2,0–5,0 кг | 60–150 кг |
| Дуже висока, 2000 м²/день | 2,000 m² | 4,0–10,0 кг | 120–300 кг |
Шламоутворення в лініях фосфатування за пропускною здатністю
Чому нижня частина обігрівача збирає мул
Зазор між занурювальним нагрівачем PTFE та стінкою резервуара є зоною низького-потоку. Нагрівач екранує щілину від циркуляції основного бака. Шлам осідає в щілині та накопичується, оскільки немає потоку, який би його виніс.
Зазор також утримує тепло. Нагрівач нагріває рідину в зазорі, але рідина не може витекти. Затримана рідина застоюється, а мул осідає швидше. Поєднання низького потоку та підвищеної температури прискорює накопичення осаду.
Шар мулу на нижній стороні нагрівача ізольований від основного бака. Тепло, що виділяється нагрівачем, має проходити через шар мулу, перш ніж досягти стінки резервуара та основної рідини. Шлам додає теплового опору, що підвищує температуру поверхні оболонки з обох сторін. Вища температура прискорює деградацію PTFE та утворення накипу на стороні процесу.
Термічні наслідки осаду мулу
Шар мулу на нижній стороні обігрівача діє як ізоляційна ковдра. Температура поверхні оболонки підвищується, тому що тепло не може вийти через мул. Вища температура збільшує рушійну силу для подальшого осадження осаду та прискорює деградацію PTFE.
Для обігрівача, що працює на 1,2 Вт/см², 10-міліметровий шар мулу з теплопровідністю 0,5 Вт/м·К додає приблизно 24 градуси падіння температури. Температура поверхні оболонки підвищується на цю величину, що може підштовхнути PTFE до діапазону деградації.
| Товщина шламу | Термічний опір | Поверхня ΔT Збільшення | Вплив PTFE на життя |
|---|---|---|---|
| 0 мм | 0 | Базовий рівень | Жодного |
| 5 мм | 0.01 m²·K/W | 12 градус | Помірний |
| 10 мм | 0.02 m²·K/W | 24 градуси | Значний |
| 15 мм | 0.03 m²·K/W | 36 градусів | Сильний |
| 20 мм | 0.04 m²·K/W | 48 градусів | Критичний |
Вплив товщини шламу на температуру поверхні оболонки з PTFE під час фосфатування
Запобігання накопиченню осаду під нагрівачами з PTFE
Найефективнішою профілактикою є усунення щілини, де збирається мул. Нагрівач, встановлений врівень зі стінкою бака, не має зазору. Обігрівач, встановлений на кронштейні з регульованим зазором, який можна промити, має зазор, але зазор можна очистити.
Якщо зазору неможливо уникнути, він повинен бути доступним для очищення. Нагрівач повинен зніматися без розбирання бака, а щілину необхідно промивати під час планового обслуговування. Зливний отвір у нижній точці зазору дозволяє вимивати мул.
Регулярне очищення бака видаляє мул до того, як він ущільниться. У резервуарах для фосфатування з високим утворенням осаду резервуар може потребувати очищення кожні 3–6 місяців. Щоб отримати доступ до щілини, під час чищення необхідно зняти нагрівач.
| Захід профілактики | Ефективність | Реалізація | Вартість |
|---|---|---|---|
| Прихований монтаж | Високий | Конструкція обігрівача | Низький |
| Доступна щілина | Помірний | Конструкція кріплення | Помірний |
| Регулярне очищення бака | Високий | Графік технічного обслуговування | Помірний |
| Шламоуловлювач | Помірний | Конструкція танка | Вища |
Заходи профілактики накопичення осаду під нагрівачами з ПТФЕ
Коли покриття осаду вказує на проблему конструкції
Нагрівач, який швидко накопичує мул, незважаючи на регулярне очищення, свідчить про те, що конструкція бака дозволяє твердим речовинам осідати у недоступному місці. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з конструкцією-монтажу врівень або само-зазором для самостікання усуває основну причину накопичення осаду. Процес специфікації вимагає хімічного складу ванни, швидкості утворення осаду, конструкції бака та необхідної потужності. Для об’єктів із лініями фосфатування цей-спеціальний підхід зменшує перегрів,-пов’язаний з осадом, і продовжує термін служби нагрівача.
