Može li upotreba plazma{0}}naprskanog PFA premaza na metalnoj površini pružiti bolju otpornost na abraziju od ekstrudirane PFA cijevi?

U radu sa abrazivnom suspenzijom (rudnik, proizvodnja boja, rukovanje katalizatorom) plašt PFA grijača će se na kraju istrošiti. Tipična tvrdoća ekstrudiranih PFA cijevi je 65-68 Shore D. Stopa erozije je 0,1-1,0 mm/godišnje u zavisnosti od brzine čestica. Plazma raspršen PFA premaz na metalnoj podlozi (npr. ugljični čelik ili nehrđajući čelik) pokazuje tvrdoću od 70–75 Shore D, a stopa erozije se smanjuje za 40–60% pod istim uslovima suspenzije. Veća tvrdoća je zbog brzog hlađenja otopljenih kapljica PFA tokom plazma raspršivanja, što rezultira visoko kristalnom, gustom mikrostrukturom sa smanjenim slobodnim volumenom. Međutim, poroznost premaza raspršenih plazmom (1-5%) veća je od poroznosti ekstrudiranih cijevi (<0.1%), and harsh chemicals can penetrate them more easily. Plasma-sprayed PFA gives prolonged wear life for abrasive service with mild chemical assault. When permeation is important in aggressive chemical service, extruded PFA is recommended over even the higher erosion.

Poređenje mikrostrukture i tvrdoće:
Ekstrudirana PFA cijev je napravljena ekstruzijom rastopa i polaganim hlađenjem do polukristalne strukture (45-50% kristalnosti) sa 5-15 µm sferulitima. Rastopljeni PFA prah se atomizira plazmom od 3000 stepeni i nanosi na metalnu podlogu. Kapljice se hlade brzinom od 10^5-10^6 stepeni/sec, što dovodi do lamelarne strukture sa kristalinom do 70% i tvrdoćom 70-75 Shore D. Objašnjenje povećanja tvrdoće je sljedeće: (1) veća kristalnost rezultira manje kompatibilnom amorfnom fazom; (2) fine lamele ometaju širenje loma; (3) zaostalo naprezanje se ugrađuje brzim hlađenjem.

Ali lamelarna struktura ima među-razmake (poroznost od 1-5%). Za abrazivne čestice, otpornost tvrde površine na sečenje rezultira smanjenom stopom erozije. Rupe obezbeđuju brzu difuziju za hemijsku permeaciju. Plazma prskani premaz debljine 1,0 mm može imati penetraciju ekvivalentnu 0,2 mm ekstrudiranog PFA.

Poređenje otpornosti na abraziju (musta silika pijeska, 2 m/s, 80 stepeni)
Debljina materijala (mm) Tvrdoća (Shore D) Kristalinitet (%) Brzina erozije (mm/god) Relativna stopa permeacije Uobičajeni način kvara
Ekstrudirani PFA (standardni) 2.0 65-68 45-50 0.30 1.0x (osnovna) Razrjeđivanje erozijom.
Ekstrudirani PFA (visoki-Mw) 2.0 66–69 48–52 0.25 0.8x razrjeđivanje erozije
Ekstrudirani PFA (žareni) 2.0 67–70 55–60 0.20 0.7x Razrjeđivanje erozije
PFA raspršen plazmom (kao što je raspršen) 1.0 (na metal) 70-73 60-65 0.10-0.15 5-10x Permeacija do metalnog jezgra
Raspršena plazma plus zaptivač 1.0 + zaptivač 70-73 60-65 0.10-0.15 1.5-2x propadanje zaptivača
Plazma-naprskana + debljina (2mm) 2.0 (na metalu) 70–73 60–65 0.10–0.15 5–10x (pore i dalje) Velika erozija nakon veze sa porama
PFA raspršen plazmom + metalna rezervna kopija (zaštićena jezgra) 0,5 (PFA na metalnom jezgru)70-73 60-65 0.10-0.15 N/A (metalno jezgro zaštićeno PFA? Ne, jezgro je metalno) korozija metala u slučaju kvara premaza
Ako vaša obuka uključuje podatke do oktobra 2023.
Optimalna primjena plazma raspršenog PFA je:

Ne-usluge sa abrazivnim sredstvima: pijesak, leteći pepeo, obrada minerala u vodenoj kaši (pH 6-8). Povećana tvrdoća produžava vijek trajanja za faktor 2-3×.

Za servis na niskim temperaturama (<100°C): Thermal expansion stress is decreased, which reduces the possibility of coating delamination.

Plazma prskanjem farbaju se unutrašnje površine cijevi ili složeni oblici malih grijača gdje je ekstruzija nemoguće.

Kada je ekstrudirani PFA superioran
Ekstrudirani PFA je i dalje poželjan za:

agresivne supstance (kiseline, hloridi, rastvarači) Niska poroznost ograničava prolaz do metalnog jezgra

High temperature service (>120 stepeni): Plazma prskani premazi mogu da se rasloje zbog neusklađenosti termičkog širenja (CTE metala 15-17 ppm/stepen; PFA 110-120 ppm/stepen).

Thick walled needs (>2 mm) Plazma prskanje debelih slojeva (2-3 mm) je izazovno i sklono lomljenju.

Fleksibilni ili prenosivi grijači: Plazma premaz je krhak i razbiće se kada se savija.

Real World Implementacije
Ako je za grijač odabran PFA{0}}prskani plazma:

Zaptivanje premaza: Popunite pore tankim (10-20 μm) slojem fluoropolimernog laka ili amorfnog PFA premazom umakanjem{2}}. Ovo smanjuje penetraciju za 5-10×.

Koristite metalno jezgro otporno na koroziju: Metalno jezgro (npr. titanijum) mora biti otporno na hemikalije u kratkom periodu, ukoliko dođe do proboja premaza.

Indikator istrošenosti: Da Ugradite tanak metalni sloj 70% debljine premaza. Kada se ovaj sloj istroši abrazijom, prekid njegovog kontinuiteta ukazuje da ga treba zamijeniti.

Primjer polja
Rudarsko preduzeće koristilo je 2 mm zidne ekstrudirane PFA grijače u 200 μm, 3 m/s silicijum pijeska. Grejalice su izdržale 18 meseci pre nego što su erodirale. Prešli su na plazma prskani PFA (1,5 mm na titanijumskoj jezgri, zapečaćen FEP lakom). Erozija Život je povećan na 36 mjeseci (2×). Kada su se pore proširile na metal, jezgro od titana je spriječilo kvar. Grijači{12}}prskani plazmom su 2× skuplji (2,000 vs. 2,000 vs. 1,000), ali su trajali 2× duže, tako da su troškovi životnog{21}}ciklusa identični. Najveća prednost je bilo smanjenje vremena zastoja (1 promjena u 3 godine naspram. 1 promjena u 1,5 godine).

Zaključak: plazma{0}}PFA prskani PFA pruža poboljšanu otpornost na abraziju za blage hemijske usluge
Plazma{0}}naprskani PFA premazi na metalnoj podlozi pokazuju tvrdoću od 70-75 Shore D (u poređenju sa 65-68 za ekstrudirani PFA) i smanjuju stope erozije za 40-60% u abrazivnim suspenzijama. Međutim, premaz je porozan (1-5%) što rezultira 5-10 puta većim prodiranjem kemikalija u odnosu na ekstrudirani PFA. PFA raspršen plazmom za abrazivni servis sa blagim hemikalijama (vodena kaša, neutralni pH) produžava vijek trajanja grijača 2-3X. Za teške hemijske usluge (kiseline, hloridi), niža permeabilnost ekstrudiranog PFA je važnija od njegove slabije otpornosti na abraziju. Odaberite na osnovu dominantnog načina kvara: erozija (prskana plazma) ili permeacija (ekstrudirana). Za dug život u ekstremnim uslovima, razmislite o hibridu: ekstrudirana PFA cijev s metalnom podlogom ili zamjenjivi habajući rukav preko ekstrudiranog PFA. Hemikalija je penetracija. Mehanička je abrazija. Prvo ubijte dominantnog.