สายการชุบฮาร์ดโครมสามารถดึงตัวทำความร้อนแบบแช่ PTFE ได้หลังจากใช้งานเพียงเจ็ดเดือน ส่วนล่างของฝักอยู่ในสภาพดี ความล้มเหลวเกิดขึ้นที่เส้นไอ-ขอบเขตที่เครื่องทำความร้อนเคลื่อนผ่านจากของเหลวไปยังช่องไอเหนืออ่าง PTFE แสดงแถบตุ่มและการเปลี่ยนสีตามเส้นนั้น และความต้านทานของฉนวนลดลงเหลือ 18 MΩ เครื่องทำความร้อนถูกจุ่มจนสุดที่ระดับการทำงานปกติ แต่ระดับลดลงระหว่างรอบการชุบ และด้านบนของส่วนที่ให้ความร้อนหมุนเวียนระหว่างสภาพเปียกและแห้งหลายร้อยครั้ง
ท่อไอคือตำแหน่งที่เปราะบางที่สุดในเครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE ในบริการชุบโครเมี่ยม การรวมกันของไอกรดโครมิก อุณหภูมิที่สูงขึ้น และการหมุนเวียนแบบเปียก-ซ้ำๆ ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมการย่อยสลายที่รุนแรงกว่าเฟสของของเหลวหรือไอเพียงอย่างเดียว
เหตุใด Vapor Line จึงแตกต่างจากโซนของเหลว
ใต้เส้นของเหลว เครื่องทำความร้อนจะถูกระบายความร้อนด้วยอ่างกรดโครมิก อุณหภูมิของปลอกหุ้มจะอยู่ที่ 15-20 องศาของของไหลเทกอง และ PTFE จะยังอยู่ในช่วงการทำงานที่ปลอดภัย ของเหลวยังช่วยขจัดสิ่งสะสมใดๆ และความเข้มข้นของกรดที่พื้นผิวของเปลือกจะใกล้เคียงกับความเข้มข้นรวม
เหนือเส้นของเหลว เครื่องทำความร้อนจะสัมผัสกับไอ การถ่ายเทความร้อนสู่ไอมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการถ่ายเทความร้อนสู่ของเหลวประมาณ 20 เท่า อุณหภูมิของฝักจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยมักจะประมาณ 50–100 องศา PTFE อ่อนตัว ขยายตัว และซึมผ่านได้มากขึ้น ไอกรดโครมิกจะควบแน่นบนส่วนที่เย็นกว่าของปลอก ทำให้เกิดฟิล์มกรดเข้มข้นที่จะโจมตีโพลีเมอร์
ที่ท่อไอ ปลอกจะหมุนเวียนระหว่างเปียกและแห้งโดยมีการเปลี่ยนแปลงในแต่ละระดับ อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงหลายสิบองศาในแต่ละรอบ การขยายตัวที่แตกต่างกันระหว่างส่วนที่เปียกและแห้งทำให้เกิดแรงเฉือนบน PTFE และฟิล์มกรดเข้มข้นจะช่วยเร่งการซึมผ่าน
| โซน | สื่อการถ่ายเทความร้อน | เปลือก ΔT ที่ 1.2 วัตต์/ซม.² | อุณหภูมิพื้นผิว PTFE | อัตราการย่อยสลาย |
|---|---|---|---|---|
| ของเหลวล้ำลึก | อาบน้ำกรดโครมิก | 15–20 องศา | 75–80 องศา | พื้นฐาน |
| ใกล้เส้นของเหลว | ของเหลว/ไอผสม | 25–40 องศา | 85–100 องศา | 2–3× |
| เส้นไอ | ไอกรดโครมิก | 50–100 องศา | 110–150 องศา | 5–10× |
| พื้นที่ไอแห้ง | อากาศและไอ | 80–150 องศา | 140–200 องศา | 10–20× |
อุณหภูมิเปลือกและอัตราการย่อยสลายตามโซนในถังชุบโครเมี่ยมแบบให้ความร้อน
เหตุใดไอระเหยของการชุบโครเมี่ยมจึงมีความรุนแรงเป็นพิเศษ
อ่างกรดโครมิกจะปล่อยไอระเหยที่มีโครเมียมไตรออกไซด์และน้ำ ไอระเหยจะควบแน่นบนพื้นผิวที่เย็นกว่า ทำให้เกิดฟิล์มกรดโครมิกเข้มข้น ฟิล์มมีความก้าวร้าวมากกว่าอ่างเทกองเนื่องจากมีความเข้มข้นมากกว่าและเนื่องจากมีการสัมผัสโดยตรงกับพื้นผิว PTFE ที่ร้อน
ฟิล์มเข้มข้นยังประกอบด้วยโครเมียมเฮกซาวาเลนต์ซึ่งเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรง ที่อุณหภูมิพื้นผิวของท่อไอระเหยสูงขึ้น โครเมียมจะโจมตี PTFE ผ่านออกซิเดชัน การโจมตีจะสร้างรอยแตกที่พื้นผิวและเพิ่มการซึมผ่านของโพลีเมอร์ ความชื้นและกรดแทรกซึมเข้าไปในรอยแตกร้าวถึงฉนวนภายในและลดความต้านทานของฉนวน
เหตุใดระดับความผันผวนจึงทำให้แย่ลง
ในถังชุบโครเมี่ยม ระดับของเหลวจะผันผวนด้วยเหตุผลหลายประการ ชิ้นงานที่เข้าและออกจากถังจะไล่ของเหลว เพิ่มและลดระดับ การระเหยและการลาก-ออกจะลดระดับเมื่อเวลาผ่านไป รอบการชุบอาจรวมถึงช่วงเวลาที่จงใจลดระดับลงด้วย
หากด้านบนของส่วนที่ให้ความร้อนอยู่ใกล้กับระดับของเหลวปกติ เส้นไอจะเคลื่อนขึ้นและลงของเครื่องทำความร้อนตามความผันผวนแต่ละครั้ง ส่วนที่หมุนเวียนระหว่างเปียกและแห้งต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายที่สุดทั้งสองอย่าง-ฟิล์มไอเข้มข้นและการช็อกจากความร้อนของการเปียกและทำให้แห้งซ้ำๆ
มาตรการการออกแบบและการปฏิบัติงานที่ปกป้องท่อไอ
การป้องกันที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือให้ส่วนที่ให้ความร้อนทั้งหมดอยู่ต่ำกว่าเส้นไอ ด้านบนของส่วนที่ให้ความร้อนควรอยู่ต่ำกว่าระดับของเหลวขั้นต่ำที่ถังไปถึงระหว่างการทำงานปกติอย่างน้อย 100 มม. ในการชุบโครเมี่ยมซึ่งมีระดับความผันผวนเป็นเรื่องปกติ 150 มม. จะปลอดภัยกว่า
อินเตอร์ล็อคระดับต่ำ-ที่จะตัดไฟที่ส่งไปยังฮีตเตอร์เมื่อระดับลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ที่ปลอดภัย จะป้องกันไม่ให้ท่อไอเคลื่อนไปยังส่วนที่ให้ความร้อน ลูกโซ่ควรเป็นอิสระจากตัวควบคุมระดับหลัก
การลดความหนาแน่นของวัตต์จะช่วยลดอุณหภูมิของปลอกในพื้นที่ไอ เครื่องทำความร้อนที่ทำงานที่ 0.8 วัตต์/ซม.² มีอุณหภูมิพื้นผิว 15–20 องศาต่ำกว่าเครื่องทำความร้อนที่ 1.2 วัตต์/ซม.² ซึ่งจะทำให้การออกซิเดชันและการซึมผ่านของไอระเหยช้าลง
| มาตรการคุ้มครอง | ผลต่อการย่อยสลายของเส้นไอ | การนำไปปฏิบัติ |
|---|---|---|
| ขอบแช่ 100–150 มม | ช่วยให้ส่วนที่อุ่นจมอยู่ใต้น้ำ | ขนาดเครื่องทำความร้อน |
| อินเตอร์ล็อคระดับต่ำ- | ตัดไฟในระดับต่ำ | เซ็นเซอร์ระดับและรีเลย์ |
| ความหนาแน่นของวัตต์ต่ำกว่า 0.8 วัตต์/ซม.² | อุณหภูมิพื้นผิวลดลง 15-20 องศา | การออกแบบเครื่องทำความร้อน |
| ลดความผันผวนของระดับ | รอบการเปียก-แบบแห้งน้อยลง | การควบคุมกระบวนการ |
มาตรการป้องกันท่อไอในถังชุบโครเมี่ยม
เมื่อเส้นไอน้ำพุพองบ่งบอกถึงปัญหาข้อมูลจำเพาะ
เครื่องทำความร้อนที่พองที่แนวไอระเหยแม้จะมีระยะแช่ที่เหมาะสม บ่งชี้ว่าเครื่องทำความร้อนอยู่ในตำแหน่งที่สูงเกินไปในถัง หรือการควบคุมระดับไม่เพียงพอ การกำหนดค่าเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE แบบกำหนดเองพร้อมส่วนที่ให้ความร้อนสั้นกว่า ตำแหน่งการติดตั้งที่ต่ำกว่า และอินเตอร์ล็อคระดับต่ำ- จะช่วยแก้ไขสาเหตุที่แท้จริงของการเสื่อมสภาพของท่อไอ กระบวนการกำหนดข้อกำหนดต้องใช้ขนาดของถัง ระดับของเหลวปกติและต่ำสุด แอมพลิจูดของระดับความผันผวน และกำลังไฟที่ต้องการ สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีเส้นการชุบโครเมี่ยม แอปพลิเคชันนี้-แนวทางเฉพาะจะช่วยลดการเกิดพองของเส้นไอและยืดอายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อน
