ความท้าทายในการตรวจสอบ
บริษัทเคมีภัณฑ์แห่งหนึ่งพัฒนากระบวนการที่ก้าวล้ำโดยใช้ส่วนผสมตัวทำละลายที่เป็นกรรมสิทธิ์ที่อุณหภูมิ 175 องศาและความดัน 8 บาร์ ไม่มีข้อมูลที่เผยแพร่เกี่ยวกับความเข้ากันได้ของสารผสมนี้กับ PTFE หรือวัสดุแลกเปลี่ยนความร้อนอื่นๆ กระบวนการนี้มีค่าเกินกว่าที่จะเสี่ยงกับการออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ไม่ผ่านการตรวจสอบ แต่กำหนดการของโครงการไม่สามารถรองรับโปรแกรมคุณสมบัติวัสดุหลายปี-ได้
แนวทางมาตรฐาน-การทบทวนวรรณกรรม การทดสอบคูปอง -การทดลองระดับนำร่อง -การปรับใช้ระดับการผลิต- ได้รับการบีบอัดลงในโปรโตคอลการตรวจสอบความถูกต้องแบบเร่งที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ความมั่นใจเพียงพอสำหรับการตัดสินใจด้านการผลิตภายใน 16-20 สัปดาห์ โปรโตคอลผสมผสานการทดสอบ-วัสดุในห้องปฏิบัติการ การทดสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระดับย่อย- และการประเมินความเสี่ยงที่มีโครงสร้างซึ่งระบุและบรรเทาความไม่แน่นอนที่มีอยู่ในการใช้งานครั้งแรก-ของ-ชนิดดังกล่าว
โปรโตคอลการตรวจสอบความถูกต้องแบบเร่งรัด
โปรโตคอลมีโครงสร้างเป็นสี่เฟส โดยมีการตัดสินใจไป/ไม่{0}ไปเมื่อสิ้นสุดแต่ละเฟส ขั้นตอนต่างๆ ได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มความเที่ยงตรงของการทดสอบในขณะที่ควบคุมการลงทุนในแต่ละขั้นตอน
ระยะที่ 1: การคัดกรองความเข้ากันได้ของวัสดุ (สัปดาห์ที่ 1-4) ตัวอย่างคูปอง PTFE จะถูกสัมผัสกับส่วนผสมของกระบวนการที่อุณหภูมิและความดันที่ออกแบบในหม้อนึ่งความดันในห้องปฏิบัติการ ระยะเวลาเปิดรับแสงคือ 500 ชั่วโมง การวัดประกอบด้วย: การเปลี่ยนแปลงน้ำหนัก การเปลี่ยนแปลงขนาด (ความหนา ความยาว) ลักษณะที่ปรากฏ ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวต่อ ASTM D4895 และความถ่วงจำเพาะ เกณฑ์การยอมรับ ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักน้อยกว่า 1% การเปลี่ยนแปลงขนาดน้อยกว่า 2% การรักษาความต้านทานแรงดึงมากกว่า 80% และไม่มีการแตกร้าวหรือการเปลี่ยนสีที่มองเห็นได้ หากตรงตามเกณฑ์ทั้งหมด ให้ดำเนินการต่อในขั้นตอนที่ 2
ระยะที่ 2: การสัมผัสกับท่อแรงดัน (สัปดาห์ที่ 3-8) ตัวอย่างท่อ PTFE ที่ถูกอัดความดันภายในด้วยไนโตรเจนตามแรงดันไอน้ำที่ออกแบบ จะถูกแช่อยู่ในส่วนผสมของกระบวนการที่อุณหภูมิการออกแบบเป็นเวลา 1,000 ชั่วโมง การตรวจวัดประกอบด้วย: การตรวจสอบด้วยสายตาเพื่อดูตุ่มพองหรือการแตกร้าว การกักเก็บแรงดัน และแรงดันระเบิดหลังการสัมผัส เกณฑ์การยอมรับคือ: การเก็บรักษาแรงดันระเบิดมากกว่า 80% ของตัวอย่างควบคุมที่ถูกบ่มในอากาศที่อุณหภูมิเดียวกัน หากพบกันให้ดำเนินการขั้นตอนที่ 3
ระยะที่ 3: การทดสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระดับย่อย- (สัปดาห์ที่ 6-16) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ระดับย่อย- (ประมาณ 10% ของหน้าที่ความร้อนเต็ม-) ได้รับการประดิษฐ์และติดตั้งในเครื่องปฏิกรณ์นำร่องเพื่อประมวลผลส่วนผสมจริง เครื่องแลกเปลี่ยนทำงานเป็นเวลา 500 ชั่วโมงภายใต้เงื่อนไขกระบวนการที่เป็นตัวแทน-การหมุนเวียนของอุณหภูมิ ความแปรผันของการไหล และการปิดระบบ/การเริ่มต้นระบบชั่วคราว การวัดประกอบด้วย: แนวโน้มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม การตรวจสอบพื้นผิวท่อด้วยสายตาหลังการทดสอบ และการวิเคราะห์ของเหลวในกระบวนการสำหรับฟลูออไรด์ไอออน (บ่งชี้การสลายตัวของ PTFE) เกณฑ์การยอมรับคือ: ค่า U ที่คงที่ตลอดการทดสอบและความเข้มข้นของฟลูออไรด์ต่ำกว่า 1 ppm หากพบกันให้ดำเนินการขั้นตอนที่ 4
ระยะที่ 4: การประเมินความเสี่ยงและการตัดสินใจด้านการผลิต (สัปดาห์ที่ 14-20) ข้อมูลจากระยะที่ 1-3 ได้รับการทบทวนในการประเมินความเสี่ยงที่มีโครงสร้าง ความไม่แน่นอนที่ตกค้าง-ระยะยาว-การคืบคลานที่เกินระยะเวลาการทดสอบ ผลกระทบของสิ่งเจือปนปริมาณน้อยที่ไม่มีอยู่ในส่วนผสมการทดสอบ ผล-ที่เพิ่มขึ้นจากขนาดย่อย-เป็นขนาดเต็มจะถูกระบุและประเมิน การบรรเทาผลกระทบถูกกำหนดไว้: ขีดจำกัดความดันไอน้ำแบบอนุรักษ์นิยม การเร่งความถี่ในการตรวจสอบเบื้องต้น และแผนฉุกเฉินสำหรับการเปลี่ยนล่วงหน้าหากตรวจพบการย่อยสลายที่ไม่คาดคิด การตัดสินใจผลิตขึ้นอยู่กับการประเมินความเสี่ยง
| ขั้นตอนพิธีสาร | ระยะเวลา | การวัดที่สำคัญ | ไป/ไม่-ไปเกณฑ์ |
|---|---|---|---|
| 1: ความเข้ากันได้ของวัสดุ | 4 สัปดาห์ | น้ำหนัก ขนาด แรงดึง ภาพ | การเปลี่ยนแปลงน้ำหนัก<1%; tensile >80% |
| 2: ท่อแรงดัน | 5 สัปดาห์ | การมองเห็น การเก็บกด การระเบิด | Burst pressure >80% ของการควบคุม |
| 3: ตัวแลกเปลี่ยนขนาดย่อย- | 10 สัปดาห์ | แนวโน้มค่า U- ภาพ การวิเคราะห์ฟลูออไรด์ | ค่า U- ที่เสถียร; ฟลูออไรด์<1 ppm |
| 4: การประเมินความเสี่ยง | 5 สัปดาห์ | การตรวจสอบข้อมูล การระบุความเสี่ยง คำจำกัดความของการบรรเทาผลกระทบ | ความเสี่ยงที่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียด้านการผลิตยอมรับได้ |
ระเบียบวิธีเร่งการแก่ชรา
เกณฑ์วิธีอาศัยการทดสอบที่อุณหภูมิการออกแบบเป็นระยะเวลาเพียงพอในการตรวจจับกลไกการย่อยสลายที่มีนัยสำคัญ ไม่แนะนำให้ใช้การเร่งการแก่ที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการออกแบบสำหรับ PTFE ในส่วนผสมทางเคมีชนิดใหม่ เนื่องจากกลไกการย่อยสลายที่อุณหภูมิสูงกว่าอาจแตกต่างจากกลไกที่อุณหภูมิการออกแบบ การทดสอบที่อุณหภูมิการออกแบบให้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องโดยตรงโดยไม่มีความไม่แน่นอนในการประมาณค่า
ระยะเวลาการสัมผัส 500-1,000 ชั่วโมงในระยะที่ 1 และ 2 เพียงพอที่จะตรวจจับการโจมตีทางเคมี การบวมที่เกิดจากการซึมผ่าน หรือการแตกร้าวของความเครียด ความไม่เข้ากันของสารเคมีส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นภายใน 100-200 ชั่วโมงแรกของการสัมผัส เวลาเปิดรับแสงที่เหลืออยู่เป็นการยืนยันว่าเอฟเฟกต์เริ่มแรกมีความเสถียรมากกว่าที่จะดำเนินต่อไป
ความไวในการวิเคราะห์ฟลูออไรด์
ระยะที่ 3 รวมถึงการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของของไหลในกระบวนการสำหรับความเข้มข้นของไอออนฟลูออไรด์ ฟลูออไรด์เป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของ PTFE การมีอยู่ของสารนี้ในของเหลวในกระบวนการ ที่ความเข้มข้นสูงกว่าเส้นพื้นฐานที่กำหนดไว้ก่อนการทดสอบ บ่งชี้ถึงการย่อยสลายของ PTFE ขีดจำกัดการตรวจจับที่ 1 ppm ให้การแจ้งเตือนล่วงหน้าที่ละเอียดอ่อนเกี่ยวกับความไม่เข้ากัน แนวโน้มฟลูออไรด์ที่เพิ่มขึ้น แม้ว่าจะต่ำกว่า 1 ppm จะกระตุ้นให้เกิดการตรวจสอบก่อนที่จะตัดสินใจไป/ไม่-ไป
สรุป
โปรโตคอลการทดสอบแบบกำหนดเองสำหรับ-การใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE- ชนิดแรก-นั้นดำเนินไปในสี่ขั้นตอน: การคัดกรองความเข้ากันได้ของวัสดุ การสัมผัสกับท่อแรงดัน การทดสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระดับย่อย- และการประเมินความเสี่ยงที่มีโครงสร้าง โปรโตคอลจะแล้วเสร็จภายใน 16-20 สัปดาห์ และให้ความมั่นใจเพียงพอสำหรับการตัดสินใจด้านการผลิต การทดสอบที่อุณหภูมิการออกแบบช่วยลดความไม่แน่นอนของการประมาณค่า การวิเคราะห์ฟลูออไรด์ในระหว่างการทดสอบระดับย่อยช่วยให้การตรวจจับการย่อยสลายของ PTFE เป็นไปอย่างละเอียดอ่อนตั้งแต่เนิ่นๆ ขีดจำกัดการปฏิบัติงานแบบอนุรักษ์นิยมและการตรวจสอบเบื้องต้นแบบเร่งด่วนช่วยลดความไม่แน่นอนที่ตกค้าง
การสนับสนุนทางวิศวกรรมสำหรับการตรวจสอบแอปพลิเคชันประเภทแรก-- นั้นมีให้เมื่อส่งองค์ประกอบส่วนผสมของกระบวนการ อุณหภูมิและความดันการออกแบบ หน้าที่ความร้อนที่ต้องการ และข้อจำกัดของไทม์ไลน์ของโครงการ
