Zašto PFA grijač s glatkom vanjskom površinom može bolje odoljeti pucanju u parama amonijaka visoke-čistoće nego onaj s teksturom?
Ostavite poruku
PFA je umjereno do vrlo neprijateljski raspoložen prema čistoći para amonijaka (NH3) na 50-100 stupnjeva, izazivajući pucanje polimera pod vlačnim naprezanjem (ESC) polimera. Glatka vanjska površina (Ra < 0,2 µm) je 3-5x otpornija na pukotine od teksturirane površine (Ra > 0,8 µm) pri istom stresu i izloženosti amonijaku. Proces je koncentracija naprezanja: teksturirane površine imaju mikroskopske vrhove i doline koje povećavaju naprezanje. S primijenjenim opterećenjima (toplinsko širenje, tlak, zaostalo naprezanje) dna doline bit će koncentratori naprezanja s Kt vrijednostima od 2-5x. Na tim mjestima visokog naprezanja, para amonijaka se prvenstveno adsorbira, smanjujući površinsku energiju sustava potrebnu za iniciranje pukotina. Glatka površina nema koncentratore naprezanja; primijenjeno naprezanje je jednoliko i ispod kritičnog naprezanja za ESC. Za uslugu s parama amonijaka osigurajte glatku PFA površinu, poliranu ili ekstrudiranu.
Pukotine izazvane utjecajem okoliša
Amonijak ne reagira kemijski s PFA (nema kidanja lanca ili oksidacije na temperaturama ispod 120 stupnjeva). To je zapravo sredstvo za pucanje pod stresom. Molekule amonijaka su sićušne (kinetički promjer 0,26 nm) i vrlo polarne. Oni se raspršuju u amorfna područja PFA i prekidaju van der Waalsove interakcije između lanaca. Plastificirano područje amonijakom- popušta lokalno pod vlačnim naprezanjem (samo 2-3 MPa) i stvara bijes. Ludost postaje pukotina. Koncentracije naprezanja na površinskim značajkama smanjuju kritično naprezanje za ESC u amonijaku s 3–5 MPa za glatku PFA na samo 1–2 MPa za teksturiranu PFA. Grijač s zaostalim naprezanjem od 4 MPa (od hlađenja ekstruzijom) može preživjeti u amonijaku ako je gladak, ali se razbije za nekoliko tjedana ako je teksturiran.
Hrapavost površine stvara zareze. Za utor u obliku slova V dubine d i radijusa korijena r, faktor koncentracije naprezanja Kt ≈ 1+2√ dr. Za tipičnu teksturiranu površinu (Ra=0.8 µm, r ≈ 0,5 µm, d ≈ 2 µm) dobivamo Kt ≈ 1 + 2√(2/0.5)=1 + 2√4=1 + 4=5. Nazivno naprezanje od 4 MPa povećava se na 20 MPa na korijenu utora-dobro više Granica razvlačenja PFA. Pukotine počinju za nekoliko sati.
Otpornost na pucanje u odnosu na hrapavost površine NH3 para (80 stupnjeva, 1 bar)
Stanje površine Ra (µm) Kt (maks.) 4 MPa Naprezanje 1. pukotina (sati) Kritično naprezanje ESC (MPa) Vrsta kvara
Polished (mirror finish) 0.05–0.1 1.1–1.2 >10 000 (bez pukotina) 5–6 Ništa (unutar granica ispitivanja)
Ekstrudirano (glatko) 0,2 do 0.3 1.3 do 1.5 5,000 do 8, 000 4 do 5 Crazing, fino
Kao ekstrudirano (normalno) 0.4-0.6 1.8-2.2 1,500-3,000 3-4 Više finih pukotina
Pjeskareno (fino) 0,8–1.2 3–5 200–500 1.5–2,5 Jedna dominantna pukotina
Pjeskareno (grubo) 1,5–2.5 5–8 50–150 1.0–1,5 Brzo pucanje
Strojno obrađeno (tragovi alata) 0,5–1,5 (usmjereno) 4–10 20–100 0.5–1,0 Pukotine duž oznaka alata
Kemijski urezano 0,6–1.0 2–4 300–800 2–3 Umjereno pucanje
Glatke površine: zašto su važne za uslugu amonijaka
Osim koncentracije naprezanja, ravne površine imaju manje mjesta adsorpcije amonijaka. Molekule amonijaka prvenstveno se kondenziraju u malim pukotinama (kapilarna kondenzacija). Kondenzirani amonijak ima veću koncentraciju i dulje trajanje kontakta, što ubrzava plastifikaciju. Glatka površina bez pukotina smanjuje apsorpciju amonijaka i stoga površina polimera ostaje relativno suha.
Glatke površine također omogućuju ranije uočavanje svih pukotina. Na hrapavoj površini, male pukotine su zakopane u hrapavosti; kada su očigledne duboke su. Pukotina od samo 0,1 mm može se vidjeti pri dobrom svjetlu na glatkoj površini tako da se može zamijeniti prije kvara.
Priprema površine za uslugu amonijaka
Za PFA grijače za uslugu para amonijaka navedite:
Površinska obrada: Ra 0,3 µm određeno profilometrom u skladu s ISO 4287.
Bez brušenja ili perlanja nakon ekstruzije.
Provjera: Za svaku proizvodnu seriju zatražite dokaz o hrapavosti površine.
Poliranjem se uklanja 0,05-0,1 mm PFA, čime se smanjuje debljina stijenke. Poliranje može učiniti plašt pretankim za zid od 1,5 mm. Bolje je definirati glatko na prvom mjestu.
Primjer polja
