PTFE naspram visoko{0}}legiranih metalnih grijaćih cijevi: koja vam dugoročno štedi više?

Za uslugu vruće kiseline postoje dvije mogućnosti: PTFE grijaća cijev ili Hastelloy cijev. Obje su skupe. PTFE je univerzalni otpornik, ali njegova temperaturna granica je niža. Hastelloy može podnijeti više temperature, ali ipak može korodirati u nekim kiselinama. Kako obračunavamo ukupne troškove vlasništva koliko često ga moramo popravljati i koliko ćemo imati zastoja?
U najzahtjevnijim mokrim-uvjetima obrade – jaka klorovodična kiselina na 90 stupnjeva, mješovite-kiseline za jetkanje u poluvodičkim linijama ili vruće kupke fluorovodične kiseline – čini se da je odluka o kupnji kockanje između dva vrhunska materijala. Nehrđajući čelik jednostavno se otapa u neprijateljskim servisima i iz tog su razloga visokoučinkovite legure na bazi nikla kao što su Incoloy, Hastelloy i Monel preferirani izbor dugi niz godina. Ptfe{5}}obloženi ili Ptfe-ogrijači su gotovo savršeno inertni. Ali bitno pitanje nije koji materijal danas košta manje, nego koji će održavati postrojenje uz najmanje ukupne troškove tijekom godina neprekidnog rada.
Ciljana je metalurška kvaliteta, a visoko{0}}legirani metali imaju vrhunsku cijenu. Na primjer, Hastelloy C-276 je vrlo dobar u redukciji kiselina poput klorovodične i sumporne zbog visokog sadržaja molibdena i kroma koji stabilizira sloj pasivnog oksida pod niskim pH, jakim napadom klorida. Incoloy 825 otporan je na oksidacijske uvjete i visoke temperature gdje su nehrđajući čelici lošije kvalitete osjetljivi na jamičastu pojavu i-korozijsko pucanje. Monel 400 još uvijek je standard za fluorovodičnu kiselinu i alkalne kloride u svojoj nikal-bakrenoj matrici. Ove legure pružaju mehaničku otpornost koju PTFE ne može. Mogu izdržati visoke unutarnje pritiske, vibracije i povremeno mehaničko zlostavljanje bez izobličenja. Posebno mogu dobro raditi na 400-600 stupnjeva i više, što ih čini neophodnim kada se procesne tekućine moraju zagrijati znatno iznad točke vrenja vode ili kada se sustavi s parnim omotačem zamijene električnim uronjenim grijačima. Također imaju poboljšanu toplinsku vodljivost, što znači brže vrijeme zagrijavanja i kompaktniji dizajn.

Ali nijedna legura nije svugdje neranjiva. U miješanim kiselinama koje sadrže fluoride, ili u situacijama u kojima se kemijski sastav mijenja s vremenom, čak i Hastelloy može biti podložan lokalnom napadu, interkristalnoj koroziji ili pucanju uslijed kloridnog naprezanja. Način kvara je podmukao, cijev se postupno stanji, stvaraju se rupe i na kraju dolazi do curenja, često nakon 18 do 36 mjeseci rada. Svaka zamjena uključuje pražnjenje spremnika, zavarivanje ili prirubnicu u novoj jedinici i dane gubitka produktivnosti. Međutim, legure su teške, povećavaju troškove dostave i ugradnje, a visoka koncentracija nikla čini cijene sirovog-materijala nestabilnima.
PTFE, međutim, ima suprotan stav. Njegova ugljična okosnica u potpunosti je fluorirana, što njegovu površinu čini kemijski inertnom za gotovo sve kiseline, lužine, oksidante i otapala koja se koriste u mokroj obradi. Nema pasivnog sloja za razgradnju Nema ispiranja metalnih iona PTFE se uopće ne kvari, unutar svoje radne ovojnice od maksimalne temperature plašta do 200-230 stupnjeva. Grijaća cijev je dimenzijski robusna i godinama električno izolirana. Niska gustoća čini cijeli sustav lakšim i lakšim za rukovanje. Fleksibilnost materijala apsorbira sile toplinske ekspanzije koje bi zamorile krutu metalnu cijev. Mogućnosti električne izolacije su izvrsne i nema šanse za trag ili kratki spoj čak i kada se na površini stvori kondenzacija.
Najočitije ograničenje PTFE-a je gornja temperatura. Iznad 230 stupnjeva polimer počinje slabiti i konačno se raspada, ispuštajući pare i gubeći svoj strukturni integritet. Mehanička čvrstoća je također slabija, PTFE cijevi se mogu uništiti oštrim udarcima ili prekomjernim vanjskim pritiskom, ali trenutni ojačani dizajni pomažu ublažiti to. Većina korozivnih kupki - jetkanje poluvodiča, eloksiranje, neelektričko oplata, kemijsko mljevenje - radi daleko ispod 180 stupnjeva na površini grijača, čvrsto u PTFE-ovoj ugodnoj točki.
Kad inženjeri izračunaju, PTFE često prednjači u borbi za ukupne troškove vlasništva u agresivnim uslugama. Hastelloy uronjeni grijač može biti 30–50 % skuplji nakon početne kupnje od PTFE-a, ali i dalje treba zamijeniti svake dvije do tri godine u graničnim kemijskim uvjetima. "Obično PTFE jedinice pružaju pet do 10 godina usluge bez curenja-. Uštede se akumuliraju kroz manje zastoja, manje rada na zamjeni-i manjeg rizika od kontaminacije metalnim-ionima koji mogu pokvariti serije proizvoda visoke-vrijednosti. Dugoročne uštede PTFE-a često proizlaze iz toga što nije potrebno zamijeniti dotrajalu cijev.
Visok{0}}legirani metali su poput specijalnih snaga – vrlo sposobni za određene misije, ali su skupi i nisu univerzalni. PTFE je poput kemijskog štita - sveprisutan, ali s ograničenjem temperature. Koristite visoko-legirani metal kada su procesne temperature uvijek iznad 200 stupnjeva, kada cjevovodni tlakovi zahtijevaju tešku zidnu konstrukciju ili kada je grijač izložen mehaničkom djelovanju mješalica ili teških radnih dijelova. Tada je legura dovoljno jaka i otporna na toplinu da opravda investiciju. PTFE se koristi kada je tekućina prilično oštra - kombinirane kiseline, fluoride ili vruću klorovodičnu - i kada su temperature kupke ispod 200 stupnjeva. Mnoge biljke sada koriste hibridnu tehniku. PTFE plašt se postavlja preko navlaženog grijaćeg elementa za opću zaštitu od korozije; usprkos tome, metalne unutarnje komponente ili potporne strukture koriste se kako bi se osigurao mehanički integritet i kapacitet veće temperature gdje je to potrebno.
Načini neuspjeha dodatno objašnjavaju odluku. Metalne legure signaliziraju svoj kraj očitom korozijom, slabljenjem ili stvaranjem pukotina zbog naprezanja koje mogu dovesti do naglog curenja i sigurnosnih problema. Glavni kvar PTFE-a je toplinski: ako se slučajno zagrije preko svoje granice, omotač se topi ili stvara mjehuriće, iako je događaj normalno zatvoren i ne propušta metalne ione ili krhotine.
Na kraju, PTFE grijaće cijevi pružaju atraktivnu ponudu vrijednosti za korozivne primjene unutar svog temperaturnog ograničenja, obično dugotrajnije visoko{0}}legirane metale uz nižu ukupnu cijenu. Visok-legirani metali i dalje su potrebni za ekstremne temperature ili pritiske, ali za većinu korozivnih aplikacija grijanja PTFE je jeftinije i trajnije rješenje. Fabrika koja kupuje samo po prvoj cijeni nastavit će pisati narudžbenice. Onaj tko računa godine neprekidnog rada, čistoće i održavanja standardizirat će PTFE gdje god to kemija dopušta i staviti u džep razliku u operativnom proračunu za godine koje dolaze.