Інженер хімічного заводу переглянув список технологічних ванн і поставив пряме запитання: які з них можуть використовувати занурювальні нагрівачі PTFE, а які ні? Список включав сірчану кислоту, соляну кислоту, азотну кислоту, плавикову кислоту, гідроксид натрію, хромову кислоту, розчинники та кілька спеціальних складів. Відповідь не була просто так чи ні для кожного. ПТФЕ стійкий до більшості цих хімікатів за більшості умов. Але є певні середовища, де PTFE є неправильним вибором, і його використання призводить до передчасного виходу з ладу.
ПТФЕ часто називають універсально хімічно стійким. Цей опис є точним для переважної більшості промислових хімікатів. Але це не є абсолютним. Існує три категорії середовищ, у яких не можна використовувати занурювальні нагрівачі з PTFE: розплавлені лужні метали, елементарний фтор і певні -комбінації їдких і окислювальних речовин при високих температурах.
Розплавлені лужні метали
Розплавлений натрій, калій і літій бурхливо реагують з PTFE. Реакція дефторує полімер, вивільняючи тепло та створюючи небезпечні умови. Це не поступова деградація-це швидка екзотермічна реакція, яка може зруйнувати нагрівач за лічені секунди.
Розплавлені лужні метали не є звичайними для гальванізації або хімічної обробки, але вони використовуються в деяких спеціальних застосуваннях, включаючи певні ядерні та металургійні процеси. PTFE занурювальні нагрівачі не підходять для цих середовищ.
Елементарний фтор і сильні фторуючі агенти
Елементарний фтор руйнує PTFE при підвищених температурах. При кімнатній температурі реакція йде повільно. При температурі вище 100 градусів фтор може дефторувати полімер, створюючи реактивну поверхню та погіршуючи оболонку. Подібні ефекти мають трифторид хлору та інші сильні фторуючі агенти.
Фтор і фторуючі агенти використовуються в деяких напівпровідникових і спеціальних хімічних процесах. У цих середовищах PTFE не є правильним вибором. Замість них часто використовуються нікелеві або монельові нагрівачі.
| Навколишнє середовище | температура | Механізм атаки | Придатність PTFE | Альтернативний матеріал |
|---|---|---|---|---|
| Розплавлений натрій | >100 градусів | Сильне дефторування | Не підходить | Нержавіюча сталь, нікель |
| Розплавлений калій | >100 градусів | Сильне дефторування | Не підходить | Нержавіюча сталь, нікель |
| Елементарний фтор | >100 градусів | Дефторування | Не підходить | Нікель, Монель |
| Трифторид хлору | >50 градусів | Дефторування | Не підходить | Нікель, Монель |
| Гарячий концентрований їдкий | >95 градусів | Поверхневе дефторування | Граничний – не підходить | Титан, 316L |
| Гаряча концентрована азотна кислота | >100 градусів | Окислення | Маргінальний | Карбід кремнію, титан |
Середовище, де занурювальні нагрівачі PTFE не підходять
Гарячий концентрований каустик при екстремальних температурах
PTFE стійкий до їдких розчинів при помірних температурах. При температурі 60-70 градусів і концентраціях нижче 20% атака незначна. При 95 градусах і 25% концентрації швидкість дефторування стає значною. Полімерна поверхня руйнується, а оболонка виходить з ладу протягом кількох місяців.
Це не є абсолютною забороною-ПТФЕ можна використовувати для роботи з гарячою їдкою речовиною, якщо температура та концентрація утримуються в межах або якщо щільність у ватах знижена, щоб підтримувати низьку температуру оболонки. Але на крайньому кінці спектру каустичної дії PTFE не є правильним вибором.
Гарячі концентровані окислювальні кислоти
PTFE стійкий до азотної та хромової кислот при помірних температурах. При високих концентраціях і температурах вище 90-100 градусів швидкість окислення прискорюється. Поверхня полімеру деградує, а оболонка стає крихкою.
У цих середовищах карбід кремнію або кварц можуть бути більш придатними. Кварц стійкий до азотної та хромової кислот, але не до лужних умов. Карбід кремнію стійкий до обох, але дорожчий.
Розчинники при високій температурі
PTFE стійкий до більшості розчинників при кімнатній температурі. При підвищених температурах розчинники з високою спорідненістю до полімеру проникають швидше. Хлоровані та ароматичні розчинники при 60–70 градусах можуть проникнути в оболонку за тижні або місяці.
ПТФЕ не є правильним вибором для високотемпературних розчинників-. Більше підходять кварц або нержавіюча сталь, залежно від розчинника та температури.
Коли PTFE маргінальний, не заборонений
Багато середовищ не є прямими заборонами, а граничними умовами, коли термін служби PTFE скорочується. Гарячі концентровані їдкі, високо{1}}температурні окислювачі та агресивні розчинники належать до цієї категорії. У таких середовищах PTFE можна використовувати з ретельними специфікаціями-меншою щільністю ват, товшою оболонкою та частим контролем-але термін служби буде коротшим, ніж у м’якіших умовах.
| Навколишнє середовище | Хвороба | Придатність PTFE | Примітки |
|---|---|---|---|
| Гідроксид натрію 25% | 95 градусів | Не рекомендується | Використовуйте титан або 316L |
| Гідроксид натрію 15% | 80 градусів | Маргінальний | Зменшити щільність ват |
| Азотна кислота 50% | 90 градусів | Маргінальний | Зменшити щільність ват |
| Хромова кислота 20% | 80 градусів | Маргінальний | Слідкуйте за опором ізоляції |
| Хлорований розчинник | 60 градусів | Не рекомендується | Використовуйте кварц |
| Ароматичний розчинник | 70 градусів | Не рекомендується | Використовуйте кварц або нержавіючу сталь |
Граничні та заборонені середовища для занурювальних нагрівачів PTFE
Коли стандартні матеріали не відповідають вимогам
Деякі хімічні середовища несумісні з PTFE, а також несумісні зі звичайними альтернативами. Ванна, яка чергується між кислотою та лугом, або яка містить як окислювачі, так і відновники, може не мати єдиного найкращого матеріалу. У цих випадках може знадобитися спеціальний підхід-інший полімер, спеціальний сплав або гібридна конструкція.
Індивідуальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з меншою щільністю ват, товщими оболонками та покращеним доступом до потоку розширює діапазон PTFE в маргінальних середовищах. Процес специфікації вимагає хімічного складу ванни, концентрації, температури та історії несправностей попередніх нагрівачів. Для об’єктів із кількома технологічними ваннами цей-спеціальний підхід визначає, які ванни можуть використовувати PTFE, а які потребують альтернативи.
