Zašto biste trebali izbjegavati korištenje metalnih stezaljki za crijeva izravno na hladnom dijelu PFA grijača u vlažnim okruženjima?

Hladni dio PFA grijača, tj. područje iznad linije tekućine gdje polimerni omotač prekriva električni završetak, čini se mehanički zdravim i otpornim na utjecaj okoline. Ali u vlažnim uvjetima, metalne stezaljke za crijeva zategnute izravno na ovom hladnom segmentu daju predviđeni niz kvarova. Stezaljka vrši lokaliziranu tlačnu silu na PFA, koja pokazuje viskoelastično puzanje na sobnoj temperaturi. PFA otječe od stezaljke tijekom tjedana do mjeseci, smanjujući silu stezanja i stvarajući maleni razmak. Vlažan zrak ulazi u ovaj otvor i kondenzira se na hladnijem metalnom završetku iznutra. Vlaga uhvaćena u izolaciji dovodi do električnog praćenja, smanjenja izolacijskog otpora i na kraju problema s uzemljenjem. Metoda neuspjeha je suptilna. Grijač radi redovito sve dok struja curenja ne prijeđe prag okidanja, mnogo mjeseci nakon postavljanja stezaljke.

Mehanika relaksacije puzanja i stvaranja zazora
PFA ima vlačni modul od oko 600-800 MPa na 20-40 stupnjeva, ali znatno puzi pod kontinuiranim tlačnim naprezanjem. Konvencionalna pužna stezaljka za crijevo zategnuta momentom od 2–3 N·m vrši kontaktni pritisak od 5–10 MPa na površinu PFA, što je znatno više od dugoročne tlačne čvrstoće-polimera. Primarno puzanje PFA ispod stezne trake događa se tijekom prva 24 sata nakon ugradnje stezaljke i rezultira gubitkom debljine od 0,1 do 0,3 mm. Naknadno sekundarno puzanje, sporijom brzinom, događa se 500 do 1000 sati (3 do 6 tjedana) što dovodi do ukupnog smanjenja debljine od 0,3 do 0,8 mm, ovisno o temperaturi i vlažnosti. Ovo puzanje nije reverzibilno. Stezna traka je od nehrđajućeg čelika ili ugljičnog čelika obloženog cinkom i neće puzati. To rezultira gubitkom sile stezanja. Stezaljka, koja je u početku bila zategnuta kako bi se osigurala vodootporna brtva, postaje dovoljno labava da se slobodno kreće po PFA ovojnici nakon 2-4 mjeseca rada u vlažnoj sredini.

Razmak ispod stezaljke nije ravnomjeran. Maksimalno puzanje događa se u blizini rubova stezne trake, stvarajući suženi razmak koji funkcionira kao kapilarni fitilj. Toplinski ciklusi (hladno područje se zagrijava kada motor radi i hladi se kada ne radi) usisava vlažan zrak u ovaj otvor i taloži vlagu. Jedan 24-satni ciklus od 80% relativne vlažnosti na 30 stupnjeva s grijačem uključenim 8 sati može unijeti 0,5–1,0 miligrama vode u prazninu. U više od 100 ciklusa, vlaga se nakuplja na električnim kontaktima u hladnom području. Sam PFA omotač je nepropustan u hladnom dijelu (temperature < 60 stupnjeva), međutim razmak ispod stezaljke omogućuje izravan put oko polimerne barijere.

Električno praćenje i kvar izolacije
Elektrokemijsko praćenje počinje kada vlaga pređe stezaljku (koja može biti uzemljena ako dodirne spremnik) do unutarnjeg metalnog završetka. Struja curenja teče kroz film vlage kada je prisutan primijenjeni napon (120-480 VAC). Čak i ako je struja curenja kontinuirana na 0,5 mA, dovodi do lokalnog zagrijavanja koje karbonizira organske zagađivače na površini PFA. Karbonizirane rute imaju manji otpor, stoga se struja povećava i proces se ubrzava. Izolacijski otpor između grijaćeg elementa i zemlje smanjuje se s > 1000 MΩ na < 10 MΩ nakon 200 do 500 sati od prvog prodiranja vlage. Prekidač strujnog kruga greške uzemljenja (GFCI) aktivira se pri curenju od 5-30 mA, isključujući grijač. U objektima koji nisu zaštićeni GFCI-jem, struja curenja može postojati sve dok metalna stezaljka ili terminal ne korodiraju do točke da se stvori prekid strujnog kruga ili opasnost od požara.

Problem je najveći u postrojenjima za galvanizaciju i kemijsku obradu gdje je vlažnost zraka iznad 70% i gdje prevladavaju soli u zraku ili kisele magle. Premošćivanje vlage na metalnom završetku ubrzava koroziju metalnog završetka kloridnim ionima iz susjednih kupki za nanošenje galvanizacije. Sama stezaljka od nehrđajućeg čelika neće korodirati, ali će bakreni ili nikalni terminali unutar hladnog područja brzo korodirati u prisutnosti kloridne -vlage. Ispitivanje grijača koji su otkazali zbog ovog mehanizma uvijek pokazuje zelene produkte korozije bakra na završetku i bijele ili smeđe naslage na unutarnjoj površini PFA ispod mjesta stezaljke-izravan dokaz infiltracije vlage na mjestu stezaljke.

Alternative metodi izravne montaže metalne stezaljke Mehanička sigurnost Pouzdanost brtve protiv vlage Prikladnost za vlažna okruženja
Metalna stezaljka za crijevo ravno na PFA Umjereno (početno) Loše (lomi se nakon puzanja) Nije prikladno
Traka, PFA/PTEE-obložena metalnom stezaljkom Umjereno (manje puzanja) Umjereno (obloga smanjuje, ali ne eliminira razmak) Marginalno; provjeravati kvartalno.
Stezaljka (PVDF ili PFA) plastika Umjereno (nisko puzanje na PFA) Umjereno (plastika-na-plastici će smanjiti kapilarno propuštanje) Umjerena vlažnost
Compression fitting with elastomeric seal (e.g., EPDM or FKM)HighExcellent (seal accommodates creep)Recommended for >70% RH
Termoskupljajuća cijev preko stezaljke, obložena ljepilom Nisko (samo brtva) Dobro (prvo) Termoskupljajuće se puže, s vremenom gubi brtvljenje
PFA prtljažnik oblikovan ili završetak preliven Visok Izvrsno (nije potrebno mehaničko stezanje) Najbolje za visoku vlažnost i pranje
Stezaljka od nehrđajućeg čelika sa silikonskim jastukom (2 mm) Visoka Dobra (30-50% kompresije jastučića, apsorpcija puzanja) Preporučeno; mijenjati jastučić godišnje
Najbolje prakse za instalaciju u vlažnim uvjetima
Ako se PFA grijač stavlja u prostor s vlagom većom od 60% više od 1000 sati godišnje, specifikacija bi trebala ograničiti izravne metalne stezaljke za crijevo na hladnom dijelu PFA grijača. Oblikovana PFA prirubnica ili kompresijski spoj koji raspoređuje opterećenje na veliko područje (minimalno 20 mm širine) i koristi elastomernu brtvu (FKM ili EPDM) koja održava kompresiju unatoč PFA puzanju je preferirani način pričvršćivanja nosača ili potpornih krakova. Tri mjere ublažavanja smanjuju vjerojatnost kvara ako je stezaljka neizbježna. Stavite jastuk od silikonske gume debljine 1-2 mm ispod cijele širine stezne trake. Elastični oporavak jastučića (60–80% kompresije) kompenzira PFA puzanje tijekom 12–18 mjeseci. Drugo, prije pričvršćivanja jastučića, nanesite mali sloj dielektrične masti (na bazi -silikona) na PFA površinu; mast zatvara mikroskopske pukotine i sprječava prodiranje vlage. Treće, nakon zatezanja, zatvorite rubove stezne trake RTV silikonom-koji stvrdnjava vlagu kako biste osigurali sekundarnu barijeru protiv prodora vlažnog zraka. Nijedna od ovih mjera nije tako dobra kao jednostavno uklanjanje metalne stezaljke. Odredite integralno oblikovane nosače ili prirubnice za ugradnju koji eliminiraju bilo kakve stezaljke na hladnom dijelu za nove specifikacije grijača. Inkrementalni trošak oblikovanog nosača (20-50)istrivial u usporedbi s troškom kvara zbog zemljospoja koji isključuje procesnu liniju na četiri sata (20-50)istrivial u usporedbi s troškom kvara zemljospoja koji isključuje procesnu liniju na četiri sata (2,000-10,000).

Zaključak: stezaljke su otporne na puzanje i vlagu u kombinaciji
Metalne stezaljke crijeva u kontaktu s hladnim dijelom PFA grijača otkazuju u vlažnim uvjetima kada PFA sklizne pod trajnom kompresijom ostavljajući razmak koji odvodi vlagu do električnog završetka. Dijagnoza je nezgodna jer se kvar obično javlja 3-12 mjeseci nakon instalacije. Operater će obično zamijeniti grijač bez dijagnosticiranja stezaljke kao osnovnog razloga i uslijedit će niz kvarova. Rješenje je odrediti montažu bez stezaljki s lijevanim prirubnicama, kompresijskim spojnicama s elastomernim brtvama ili plastičnim stezaljkama koje oponašaju PFA ponašanje puzanja. Iako se životni vijek postojeće instalacije može produžiti zamjenom metalnih stezaljki silikonskim-podstavljenim stezaljkama i brtvljenjem rubova, rizik nije uklonjen. Na bilo kojem mjestu gdje je relativna vlažnost stalno iznad 70%, svaka stezaljka na hladnom dijelu treba se smatrati privremenim priključkom koji treba zamijeniti svakih 12 mjeseci, bez obzira na njegovo vidljivo stanje. Najbolje dugoročno-rješenje je da proizvođač grijača isporuči integralno oblikovane značajke za montažu tako da nisu potrebne stezaljke instalirane na terenu.