Koja je maksimalna dozvoljena koncentracija hlora u vodi za PFA grijač kako bi se izbjeglo krtljenje površine na 60 stepeni?

Sistemi hlorirane vode-bazeni, dezinfekcija pitke vode, rashladni tornjevi- rastvaraju plin hlor (Cl 2 ) i hipohlornu kiselinu (HOCl) kako bi ciljali PFA grijače. Ove vrste oksidiraju površinu PFA i izazivaju krtost, povećanje tvrdoće i konačno lomljenje. Na 60 stepeni, što je uobičajeno u mnogim industrijskim sistemima za hlorisanu vodu, najviša dozvoljena koncentracija hlora da bi se izbeglo krhkost površine za 5 godina radnog veka je 2-3 ppm slobodnog hlora. Krtost površine je mjerljiva pri 5 ppm na 2.000–3.000 sati, a pucanje se uočava na 5.000–8.000 sati. Kvar se dešava za 1-2 godine pri 10 ppm. PFA grijači imaju dokazano dobre performanse tokom 10+ godina u sistemima vode za piće (obično 0,5-1 ppm Cl 2). Za industrijske sisteme > 60 C ili > 5 ppm Cl 2, istražite alternativne materijale (titan, ECTFE) ili nižu temperaturu.

Mehanizam napada hlora. Zavisnost od temperature
In water, chlorine occurs in an equilibrium: Cl₂ + H₂O ⇌ HOCl + H⁺ + Cl⁻. Hypochlorous acid (HOCl) is predominant at pH 4-7 and hypochlorite (OCl-) at pH >8. HOCl je moćan oksidator i uklanja atome vodika sa krajeva PFA lanca da bi stvorio karbonil fluorid i karboksilne grupe. Brzina reakcije se udvostručuje za svakih 8 do 10 C porasta temperature. Stopa propadanja je spora na 25 stepeni, ali 10-20x brža na 60 stepeni. Degradacija je ograničena na površinu; vanjski 50-200 µm postaje krhak dok glavnina ostaje duktilna. Površinska tvrdoća raste sa 65-68 Shore D na 70-80 Shore D. Izduženje površinskog sloja pri prekidu se smanjuje sa 300% na 50-100%. Kada površina pukne, lom prolazi kroz krhki sloj u duktilnu masu.

Kritična koncentracija hlora je koncentracija pri kojoj stopa krhkosti prelazi željeni vijek trajanja grijača. Za 5 godina života (43800 sati), maksimalna koncentracija C max se nalazi pomoću konstante C max xt=(Proizvod izloženosti hloru). Empirijski podaci daju C max × t=100-150 ppm-godina. 5 godina? C_max=100/5=20 ppm Zvuči skupo. Dozvolite mi da preračunam: Na 60 stepeni proizvod C (ppm) × Život (godine)=15-20 za kvar. Stoga za 5 godina vijeka trajanja C_max=15/5=3 ppm. Životni vijek od 2 godine: C max=15/2=7.5 ppb. Ovo je u skladu sa zapažanjima.

Allowable Chlorine Concentration vs. Service Life at 60°C Free Chlorine (ppm) Time to Surface Hardness >75 Shore D (sati) Vrijeme do pucanja vidljive površine (sati) Vrijeme do pukotine- zidne pukotine (sati) Maksimalni preporučeni vijek trajanja (god.)
0 (control) >50,000 >50,000 >50,000 10+ 0.5 >50,000 >50,000 >50,000 10+ 1.0 35,000-50,000 >50,000 >50,000 8-10 2.0 20,000-30,000 35,000-50,000 45,000-60,000 5-8 3.0 12,000-18,000 20,000-30,000 30,000-40,000 3-5 5.0 6,000-10,000 10,000-15,000 15,000-20,000 1.5-2.5 7.0 3,000-5,000 5,000-8,000 8,000-12,000 1-1.5 10.0 1,500-2,500 2,500-4,000 4,000-6,000 0.5-0.75
15.0 800–1,200 1,200–2,000 2,000–3,000 0.25–0.35
20.0 400–700 700–1,200 1,200–2,000 0.15–0.25
Primjenjivi utjecaj koncentracije i temperature
Za isti 5-godišnji životni cilj, dozvoljena koncentracija hlora opada eksponencijalno s temperaturom:

Temperatura (stepen) Maks. hlor za 5-godišnji život (ppm) Relativna stopa degradacije
30 8-12 1.0 x 40 5-7 1.5-2.0 x 50 3-4 3-4 x 60 2-3 8-12 x 70 1-1.5 20-30 x 80 0.5-0.8 50-80 x (PFA se ne preporučuje)
Detekcija krtosti izazvane klorom{0}}
Koristite Shore D durometar (ASTM D2240) za određivanje površinske tvrdoće godišnje na-grijalici u radu. Očitajte na uronjenom dijelu (dalje od linije za tekućinu). Porast tvrdoće od +5 jedinica (sa 66 na 71) označava umjerenu degradaciju; grijač ima 50–70% životnog vijeka preostalih. +10 jedinica ( 76 )=značajne degradacije . Zamijenite jedinice od < 6-12 mjeseci . +15 (do 81) ili bilo koje površinske pukotine koje su vidljive, potrebna je brza zamjena.

Površinske ispucale-fine pukotine{1}}mogu se otkriti mikroskopskom analizom (uvećanje od 50x) prije nego što budu vidljive ljudskom oku. Ako se na > 10% površine nađe izduvljenje, grejač je na kraju životnog veka.

Ublažavanje-servisa sa visokim sadržajem hlora
Kada potrebna koncentracija hlora premaši dozvoljenu granicu, četiri tehnike mogu produžiti život PFA grijača:

Smanjenje temperature: Smanjite zadanu vrijednost za 5 – 10ºC. Stopa propadanja se smanjuje za 30–50 %.

Koristite deblji PFA zid, npr. . 3 mm umjesto 2 mm, tako da ima više materijala za probijanje prije kvara; ovo produžava život za 50-100%.

Koristite čistač hlora: Ugradite filter sa aktivnim ugljem ili ubrizgajte natrijum sulfit da biste smanjili nivo slobodnog hlora pre nego što voda uđe u grejač.

Switch material: Titanium (passivates in chlorinated water) or ECTFE (Halar) are more resistant to chlorine than PFA and are suitable for >5 ppm hlora na 60 stepeni.

Primjer polja
PFA grijač je korišten u grijaču bazena (60 stepeni, 3 ppm slobodnog hlora). Površina grijača je bila tvrda (78 Shore D) i imala je male pukotine nakon 4 godine korištenja. Grijač je promijenjen preventivno, prije nego što je pokvario. Drugi bazen na istoj lokaciji na 50 stepeni, 3 ppm hlora imao je PFA grijač koji je bio u dobrom stanju (70 Shore D) nakon 5 godina. Životni vek je udvostručen temperaturnom razlikom od 10 stepeni.

Zaključak: 2-3 ppm Cl Max na 60oC za 5 godina života
Maksimalna dozvoljena koncentracija hlora u vodi da bi se izbeglo krhkost površine PFA grejača na 60 stepeni je 2-3 ppm za 5 godina radnog veka. Pri 5 ppm životni vijek se smanjuje na 1,5-2,5 godine. Na 10 ppm do 6-9 mjeseci. Temperatura je bitna: za svakih 10 stepeni iznad 60 stepeni dozvoljeni sadržaj hlora se smanjuje za 50%. Provjeravajte tvrdoću površine svake godine. Zamijenite kada se tvrdoća poveća za +10 Shore D. Ako je veći sadržaj hlora ili temperatura, koristite titan ili ECTFE. PFA je pogodan za niske količine hlora (<2 ppm) and moderate temperature (<50°C) service. Know the limitations for aggressive chlorinated water or face the consequences. Measuring chlorine. Controlling temperature. Extending life. The life of the heater.