ปลอกใดชนะระหว่างเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE และ PVDF ในกรดโครมิก

โรงงานตกแต่งผิวโลหะที่ใช้สายอโนไดซ์กรดโครมิกที่อุณหภูมิ 55 องศา จำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มที่เสียหาย ทีมบำรุงรักษามีสองทางเลือก: เครื่องทำความร้อนแบบหุ้ม PTFE- และเครื่องทำความร้อนแบบหุ้ม PVDF- ทั้งสองได้รับการจัดอันดับตามอุณหภูมิและเคมี ตัวเลือก PVDF มีราคาถูกกว่า ตัวเลือก PTFE มีประวัติที่ยาวนานกว่าในการติดตั้งที่คล้ายกัน การตัดสินใจเกิดขึ้นที่การเปรียบเทียบที่มักง่ายเกินไปเนื่องจาก "PTFE ดีกว่า" หรือ "PVDF ถูกกว่า"

PTFE และ PVDF เป็นทั้งฟลูออโรโพลีเมอร์ที่ทนทานต่อสารเคมีดีเยี่ยม ทั้งสองต้านทานกรดโครมิกในระดับความเข้มข้นและอุณหภูมิของอโนไดซ์ทั่วไป แต่แตกต่างกันในคุณสมบัติทางความร้อน ความแข็งแรงทางกล ความต้านทานการซึมผ่าน และราคา ในการให้บริการกรดโครมิก ความแตกต่างเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดว่าวัสดุชนิดใดมีต้นทุนการเป็นเจ้าของโดยรวมที่ต่ำกว่า

ความทนทานต่อสารเคมีในกรดโครมิก

กรดโครมิกเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ทั้ง PTFE และ PVDF ต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิที่ใช้ในการชุบอโนไดซ์-โดยทั่วไปคือ 5–10% CrO₃ ที่ 40–60 องศา ไม่มีวัสดุใดถูกโจมตีภายใต้สภาวะการทำงานปกติ

ความแตกต่างเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหรือความเข้มข้นสูงขึ้น PTFE คงความทนทานต่อสารเคมีได้ถึง 260 องศา PVDF เริ่มอ่อนตัวลงและสลายตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 150 องศา และความต้านทานต่อสารเคมีลดลงเกิน 120 องศา ในการให้บริการกรดโครมิกที่ 55 องศา วัสดุทั้งสองจะอยู่ในช่วงที่ปลอดภัย แต่ PTFE จะให้ระยะขอบที่กว้างกว่าหากอุณหภูมิกระบวนการผันผวนหรือหากเกิดความร้อนสูงเกินไปเฉพาะที่

ขีดจำกัดทางเคมีและความร้อนสำหรับวัสดุเปลือกฟลูออโรโพลีเมอร์ในการให้บริการกรดโครมิก

การนำความร้อนและความหนาแน่นของวัตต์

PVDF มีค่าการนำความร้อนประมาณ 0.20 W/m·K ซึ่งต่ำกว่า PTFE 0.25 W/m·K เล็กน้อย ซึ่งหมายความว่า PVDF ต้องการความหนาแน่นของวัตต์ที่ต่ำกว่าสำหรับอุณหภูมิเปลือกเดียวกัน หรือพื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่าสำหรับกำลังไฟเท่ากัน

ในทางปฏิบัติความแตกต่างนั้นเล็กน้อย เครื่องทำความร้อน PVDF อาจต้องการพื้นที่ผิวมากกว่าเครื่องทำความร้อน PTFE ถึง 10-15% สำหรับหน้าที่เดียวกันที่อุณหภูมิเปลือกเดียวกัน ในรถถังที่มีพื้นที่จำกัด ความแตกต่างนั้นก็มีความสำคัญ ในถังที่มีพื้นที่เพียงพอนั้นไม่ใช่ปัจจัยในการตัดสินใจ

ข้อกำหนดการนำความร้อนและพื้นที่ผิวสำหรับเปลือกฟลูออโรโพลีเมอร์ในกรดโครมิก

ความแข็งแรงทางกลและความทนทาน

PTFE เป็นโพลีเมอร์อ่อน มีแนวโน้มที่จะเกิดการไหลเย็นภายใต้แรงอัด ซึ่งเป็นสาเหตุที่ข้อต่อหน้าแปลนต้องใช้ลูกโซ่เชิงกลหรือการบิดซ้ำบ่อยครั้ง PVDF นั้นแข็งและแข็งกว่า PTFE ต้านทานการไหลของความเย็นได้ดีกว่าและคงรูปร่างไว้ภายใต้ภาระ

ในการชุบอโนไดซ์ด้วยกรดโครมิก ซึ่งชั้นวางและชิ้นงานอาจสัมผัสกับเครื่องทำความร้อนระหว่างการขนถ่าย ความแข็งที่มากขึ้นของ PVDF จะให้ความต้านทานต่อความเสียหายทางกลได้ดีกว่า เซาะใน PTFE สามารถสร้างพื้นที่เกิดนิวเคลียสสำหรับการสะสมและเป็นเส้นทางสำหรับการซึมผ่านของสารเคมี ผลกระทบแบบเดียวกันนี้ต่อ PVDF อาจเหลือเพียงรอยบนพื้นผิวเท่านั้น

PVDF ยังทนต่อการเสียดสีได้ดีกว่า PTFE ในถังที่มีสารแขวนลอยหรือการทำความสะอาดบ่อยครั้ง PVDF จะคงสภาพพื้นผิวไว้ได้นานขึ้น พื้นผิวเรียบป้องกันการยึดเกาะของตะกรันและทำความสะอาดได้ง่ายกว่า

การเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกลของปลอกทำความร้อน PTFE และ PVDF

การซึมผ่านและอายุการใช้งาน

การซึมผ่านคือการแพร่กระจายของสารเคมีอย่างช้าๆ ผ่านเปลือกโพลีเมอร์ ในการให้บริการกรดโครมิก การซึมผ่านช่วยให้โครเมียมไอออนและความชื้นเข้าถึงฉนวน MgO ลดความต้านทานของฉนวนและทำให้เกิดความล้มเหลวในที่สุด

PTFE มีความต้านทานการซึมผ่านได้ดีกว่า PVDF โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง โซ่ฟลูออโรคาร์บอนใน PTFE ได้รับการอัดแน่นและเคลื่อนที่ได้น้อยกว่าโซ่ใน PVDF ซึ่งมีอะตอมไฮโดรเจนที่สร้างช่องว่างในโครงสร้างโพลีเมอร์ ในกรดโครมิกที่อุณหภูมิ 55 องศา เปลือก PTFE อาจใช้เวลานานเป็นสองเท่าของเปลือก PVDF เพื่อให้มีการซึมผ่านในระดับเดียวกัน

ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติคืออายุการใช้งาน เครื่องทำความร้อน PVDF ในการให้บริการกรดโครมิกอาจมีอายุการใช้งาน 2-3 ปี เครื่องทำความร้อน PTFE ในบริการเดียวกันอาจมีอายุการใช้งาน 4-6 ปี อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นของ PTFE จะชดเชยราคาซื้อที่สูงขึ้นตลอดอายุการใช้งานของการติดตั้ง

อัตราการซึมผ่านและอายุการใช้งานของเปลือกฟลูออโรโพลีเมอร์ในกรดโครมิกที่ 55 องศา

การเปรียบเทียบต้นทุนในช่วงเวลาหนึ่ง

โดยทั่วไปเครื่องทำความร้อน PVDF จะมีราคาต่ำกว่าเครื่องทำความร้อน PTFE ที่มีกำลังไฟและการกำหนดค่าใกล้เคียงกันประมาณ 20–30% ในการใช้งานทางเคมีที่อุณหภูมิต่ำ-ไม่รุนแรง- โดยที่วัสดุทั้งสองมีอายุการใช้งานยาวนานเท่ากัน PVDF เป็นตัวเลือกที่ประหยัด

ในการให้บริการกรดโครมิก อายุการใช้งานที่สั้นลงของ PVDF จะชดเชยราคาซื้อที่ต่ำกว่า ตลอดระยะเวลาสิบ-ปีที่ผ่านมา เครื่องทำความร้อน PVDF อาจต้องมีการเปลี่ยน 3-5 ครั้ง ในขณะที่เครื่องทำความร้อน PTFE ต้องใช้ 2 ครั้ง ค่าแรงและเวลาหยุดทำงานสำหรับการเปลี่ยนแต่ละครั้งจะเพิ่มต้นทุนที่แตกต่างกัน

การเปรียบเทียบต้นทุนสำหรับปลอกเครื่องทำความร้อนฟลูออโรโพลีเมอร์ในช่วงสิบ-ปีในการให้บริการกรดโครมิก

เมื่อ PVDF เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

PVDF เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเมื่อความเข้มข้นของกรดโครมิกต่ำ อุณหภูมิปานกลาง และถังมีพื้นที่จำกัดซึ่งนิยมใช้เครื่องทำความร้อนที่มีขนาดกะทัดรัดกว่า นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับการใช้งานที่ความทนทานเชิงกลมีความสำคัญมากกว่าความต้านทานการซึมผ่าน-เช่น ถังที่มีการขนถ่ายบ่อยครั้งซึ่งเสี่ยงต่อการสัมผัสกับเครื่องทำความร้อน

PVDF ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานกรดโครมิกที่อุณหภูมิสูง- สำหรับอ่างที่อาจเกิน 80 องศา หรือสำหรับการใช้งานที่เครื่องทำความร้อนต้องมีอายุการใช้งานนานกว่าสามปีโดยไม่ต้องเปลี่ยนใหม่

เมื่อ PTFE เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

PTFE เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการใช้งานอโนไดซ์กรดโครมิกส่วนใหญ่ ความต้านทานการซึมผ่านที่สูงขึ้น ขอบอุณหภูมิที่กว้างขึ้น และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นทำให้ราคาซื้อสูงขึ้น ในถังที่การเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนขัดขวาง-ถังขนาดใหญ่ สายการผลิตที่สำคัญ หรือ-การติดตั้ง-การเข้าถึง-เข้าถึงได้ยาก อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นของ PTFE ถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ

การกำหนดค่าเครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE แบบกำหนดเองที่มีความหนาแน่นวัตต์ต่ำ พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ และกล่องหุ้มขั้วต่อแบบปิดผนึกช่วยยืดอายุการใช้งานเพิ่มเติม กระบวนการกำหนดคุณสมบัติต้องใช้ความเข้มข้นของกรดโครมิก อุณหภูมิในการทำงาน ขนาดของถัง และกำลังไฟที่ต้องการ สำหรับโรงงานที่ใช้สายการผลิตอโนไดซ์กรดโครมิก แนวทางเฉพาะของแอปพลิเคชัน-นี้มอบบริการที่เชื่อถือได้ ซึ่ง PVDF อาจไม่เพียงพอ