ความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมีที่เหนือกว่าของท่อทำความร้อนแบบควอตซ์และการใช้งานทางอุตสาหกรรม

ในสถานการณ์การให้ความร้อนทางอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับกรดแก่ สารออกซิไดซ์อย่างแรง และรีเอเจนต์เคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ท่อทำความร้อนโลหะ เช่น สแตนเลสและไทเทเนียม จะเผชิญกับความท้าทายในการกัดกร่อนอย่างรุนแรง ในเวลานี้ ท่อทำความร้อนแบบควอตซ์ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีที่มีความเสถียรสูง กลายเป็นโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด ส่วนประกอบหลักของควอตซ์คือซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO₂) ที่มีความบริสุทธิ์สูง- ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีเฉื่อยเกือบที่อุณหภูมิห้อง และสามารถทนต่อการกัดกร่อนของกรด เกลือ และตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่ได้ ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม ทนต่ออุณหภูมิสูง และคุณลักษณะ-ที่ปราศจากมลภาวะ ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เคมี การชุบด้วยไฟฟ้า ยา และอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูงอื่นๆ-

ท่อทำความร้อนแบบควอตซ์-มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงเป็นพิเศษมาจากโครงสร้างจัตุรมุขของซิลิคอน-ที่มีความเสถียรภายในวัสดุ ซิลิคอนไดออกไซด์มีความคงตัวทางเคมีสูงมาก และแทบจะไม่ทำปฏิกิริยากับกรดอนินทรีย์ใดๆ ที่อุณหภูมิห้อง รวมถึงกรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟูริก กรดไนตริก กรดกัดทอง ฯลฯ แม้ว่าจะแช่ไว้เป็นเวลานาน พื้นผิวของควอตซ์จะไม่สึกกร่อนหรือตกตะกอน ในทางตรงกันข้าม ท่อความร้อนที่ทำจากสเตนเลสสตีลจะถูกกัดกร่อนอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดแก่ และแม้แต่วัสดุไทเทเนียมก็ไม่สามารถทนต่อการกัดกร่อนของกรดไฮโดรคลอริกและกรดแก่รีดิวซ์อื่นๆ ได้ นอกจากนี้ ควอตซ์ยังมีความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อตัวทำละลายอินทรีย์และสารละลายเกลือ และสามารถรักษาประสิทธิภาพที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่ซับซ้อนต่างๆ

ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของท่อทำความร้อนแบบควอทซ์คือไม่มีมลพิษ เนื่องจากตัววัสดุมีความบริสุทธิ์สูงและจะไม่ตกตะกอนไอออนของโลหะหรือสิ่งเจือปนลงในตัวกลางที่ให้ความร้อน จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการให้ความร้อนที่มีความต้องการความบริสุทธิ์สูง ในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ท่อความร้อนแบบควอตซ์เป็นรูปแบบมาตรฐานสำหรับกระบวนการทำความร้อน เช่น การทำความสะอาดเวเฟอร์และการบำบัดของเหลวด้วยสารเคมี ในอุตสาหกรรมยาและอาหาร หลอดควอทซ์ใช้ในการทำความร้อนสารละลายที่มีความบริสุทธิ์สูง-เพื่อหลีกเลี่ยงมลภาวะของไอออนโลหะ นอกจากนี้ควอตซ์ยังสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 1100 องศา และมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีและสามารถทำงานได้อย่างเสถียรเป็นเวลานานภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง

อย่างไรก็ตาม ท่อทำความร้อนแบบควอตซ์ก็มีข้อจำกัดที่ชัดเจนเช่นกัน ประการแรก ควอตซ์เป็นวัสดุที่เปราะและมีความทนทานต่อแรงกระแทกต่ำ และแตกง่ายภายใต้แรงกระแทกทางกลหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่รุนแรง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการกระแทกจากความเย็นและความร้อนอย่างรวดเร็วระหว่างการติดตั้งและใช้งาน ประการที่สอง แม้ว่าควอตซ์จะทนทานต่อกรดส่วนใหญ่ แต่ก็ไม่สามารถทนต่อกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดฟอสฟอริกเข้มข้นที่ร้อนได้ และยังจะถูกกัดกร่อนด้วยสารละลายด่างเข้มข้นที่อุณหภูมิสูงอีกด้วย นอกจากนี้ ค่าการนำความร้อนของควอตซ์ยังต่ำกว่าวัสดุโลหะ และประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนค่อนข้างต่ำ ซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาในการออกแบบระบบ

ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมีของควอตซ์ ไทเทเนียม และสแตนเลส 316

表格

ด้วยคุณสมบัติต้านทานกรดที่ดีเยี่ยมและ-คุณลักษณะมลพิษเป็นศูนย์ ท่อทำความร้อนแบบควอตซ์จึงอยู่ในตำแหน่งที่ไม่สามารถทดแทนได้ในสนามทำความร้อนทางอุตสาหกรรมพิเศษจำนวนมาก