Після дев’яти місяців експлуатації цех із нанесення покриттів витягнув занурювальний нагрівач PTFE із резервуара для цинкування. Обігрівач показав горизонтальну тріщину, що проходить уздовж лінії рідини-межі між зануреними та відкритими ділянками. Тріщина проникла в PTFE і оголила металеву оболонку. Резервуар був обладнаний поплавковим перемикачем, який контролював рівень рідини, але перемикач мав мертву зону приблизно 40 мм, і рівень змінювався вгору та вниз у верхній частині нагрівача.
Поплавкові вимикачі є звичайними пристроями контролю рівня в резервуарах для покриття та хімічної обробки. Вони прості, надійні і недорогі. Але вони мають зону нечутливості-діапазон між рівнями-ввімкнення та-вимкнення-, що дозволяє коливатися рівня рідини. Якщо нагрівач розташований так, що лінія рідини потрапляє в зону нечутливості, нагрівач циклічно перемикається між зануреним і відкритим станами, і PTFE тріскається вздовж лінії рідини.
Чому лінія рідини є зоною концентрації напруг
Лінія рідини є межею між зануреною та відкритою частинами нагрівача. Занурена частина охолоджується технологічною рідиною. Відкрита частина охолоджується повітрям, що набагато менш ефективно. Різниця температур між двома порціями може становити 50–100 градусів.
Занурена частина розширюється менше, ніж відкрита частина. Диференціальне розширення створює напругу зсуву на лінії рідини. Напруга концентрується на поверхні PTFE, де полімер з’єднаний з металевою оболонкою. Повторне циклювання викликає втомне розтріскування.
| Цикл рівня рідини | Різниця температур на лінії рідини | Амплітуда напруги | Час зламати |
|---|---|---|---|
| <10 mm | 40-60 градусів | Низький | >36 місяців |
| 10–25 мм | 50-80 градусів | Помірний | 18-30 місяців |
| 25–40 мм | 60-100 градусів | Високий | 8–16 місяців |
| 40–60 мм | 80-120 градусів | Дуже високий | 4–10 місяців |
| >60 мм | >120 градусів | Сильний | 2–6 місяців |
Циклічна зміна рівня рідини та її вплив на розтріскування PTFE на лінії рідини
Чому поплавкові вимикачі створюють циклічність рідинної лінії
Поплавковий вимикач працює, відкриваючи або закриваючи контур, коли рівень рідини досягає встановленого значення. Перемикач має зону нечутливості-рівень має впасти на певну кількість, перш ніж перемикач закриє наповнювальний клапан. Зона нечутливості зазвичай становить 20–50 мм, залежно від конструкції вимикача.
Якщо нагрівач розташований так, що лінія рідини потрапляє в зону нечутливості, нагрівач циклічно змінює стан із зануреного та відкритого стану з кожним циклом наповнення. Кількість циклів залежить від швидкості випаровування й витягування-. У резервуарі з високим рівнем випаровування рівень може змінюватися кілька разів на день.
Чому тріщина утворюється на лінії рідини
Тріщина утворюється на лінії рідини, оскільки саме там напруга найвища. PTFE на лінії рідини піддається повній різниці температур між мокрою та сухою ділянками. Напруга зсуву зосереджена на межі розділу металу PTFE-.
Тріщина поширюється горизонтально вздовж лінії рідини. Поверхнева тріщина може залишатися місяцями, або вона може проникнути в PTFE і оголити метал. Коли метал оголюється, починається корозія, і нагрівач виходить з ладу.
Запобігання розтріскування лінії рідини
Найефективніша профілактика полягає в тому, щоб розташувати нагрівач так, щоб лінія рідини була значно нижче зони нечутливості поплавкового вимикача. Верх нагрітої секції повинен бути щонайменше на 75 мм нижче мінімального рівня рідини. Це гарантує, що обігрівач залишається повністю зануреним, навіть коли рівень знаходиться на нижній точці зони нечутливості.
Низько{0}}рівневе блокування забезпечує додатковий захист. Блокування відключає живлення нагрівача, якщо рівень падає нижче безпечного порогу. Блокування має бути незалежним від поплавкового вимикача та потребувати ручного скидання.
Нагрівач із коротшою нагрітою секцією, яка залишається значно нижче нормальної лінії рідини, забезпечує запас проти коливань рівня. Якщо резервуар достатньо глибокий, розміщення секції з підігрівом у нижній половині резервуару тримає його зануреним навіть під час значних перепадів рівня.
| Захід профілактики | Вплив на розтріскування рідинної лінії | Реалізація |
|---|---|---|
| Нижнє положення нагрівача | Уникає мертвої зони | Монтаж обігрівача |
| Блокування-низького рівня | Відключає живлення на низькому рівні | Датчик рівня і реле |
| Коротша ділянка з підігрівом | Зберігає нагрівач зануреним | Конструкція обігрівача |
| Зменшена мертва зона | Менш рівень їзди на велосипеді | Оновлення поплавкового вимикача |
Заходи профілактики розтріскування рідинної лінії в резервуарах з поплавковими вимикачами
Коли розтріскування лінії рідини вказує на проблему конструкції
Нагрівач, який тріскається на лінії рідини, незважаючи на низьке положення монтажу та блокування низького-рівня, свідчить про те, що зона нечутливості поплавкового вимикача завелика для застосування. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з ПТФЕ з коротшою секцією з нагріванням, нижчим положенням монтажу та блокуванням низького -рівня усуває основну причину розтріскування лінії рідини. Процес специфікації вимагає розмірів бака, зони нечутливості поплавкового вимикача, нормального та мінімального рівнів рідини та необхідної потужності. Для об’єктів із контролем рівня поплавкового вимикача цей-спеціальний підхід зменшує розтріскування лінії рідини та подовжує термін служби нагрівача.
