Zašto biste trebali izbjegavati korištenje metalnih obujmica za crijeva direktno na hladnom dijelu PFA grijača u vlažnim sredinama?

Hladni dio PFA grijača, tj. područje iznad linije tekućine gdje polimerni omotač pokriva električni završetak, izgleda mehanički zdrav i otporan na napade iz okoline. Ali u vlažnim uslovima, metalne stezaljke za creva zategnute direktno na ovom prohladnom segmentu daju predviđenu sekvencu kvara. Stezaljka vrši lokalnu tlačnu silu na PFA, koja pokazuje viskoelastično puzanje na sobnoj temperaturi. PFA teče iz stezaljke tokom sedmica do mjeseci, smanjujući silu stezanja i stvarajući mali zazor. Vlažan vazduh ulazi u ovaj otvor i kondenzuje se na hladnijem metalnom kraju iznutra. Vlaga uhvaćena u izolaciji dovodi do električnog praćenja, smanjenja otpora izolacije i konačno problema sa zemljom. Metoda neuspjeha je suptilna. Grejač radi redovno sve dok struja curenja ne pređe prag isključenja, mnogo meseci nakon postavljanja stezaljke.

Mehanika relaksacije puzanja i formiranja jaza
PFA ima zatezni modul od oko 600–800 MPa na 20–40 stepeni, ali značajno puzi pod kontinuiranim tlačnim naprezanjem. Uobičajena obujmica crijeva s pužnim{5}}pritegnutim momentom od 2–3 N·m vrši kontaktni pritisak od 5–10 MPa na površinu PFA, što je znatno iznad dugotrajne{10}}kompresijske čvrstoće polimera. Primarno puzanje PFA ispod trake stezaljke javlja se tokom prva 24 h nakon postavljanja stezaljke i rezultira gubitkom debljine od 0,1 do 0,3 mm. Naknadno sekundarno puzanje, sporijom brzinom, događa se 500 do 1000 sati (3 do 6 sedmica) što dovodi do ukupnog smanjenja debljine od 0,3 do 0,8 mm, ovisno o temperaturi i vlažnosti. Ovo puzanje nije reverzibilno. Stezna traka je od nerđajućeg čelika ili pocinkovanog ugljeničnog čelika i neće puzati. To rezultira gubitkom sile stezanja. Stezaljka, koja je u početku bila zategnuta kako bi se osigurala vodootporna brtva, postaje dovoljno labava da se slobodno kreće po PFA omotaču nakon 2-4 mjeseca vlažne upotrebe.

Zazor ispod stezaljke nije ujednačen. Maksimalno puzanje se javlja u blizini rubova trake stezaljke, stvarajući konusni razmak koji funkcionira kao kapilarni fitilj. Termički ciklus (hladno područje se zagrijava kada motor radi i hladi kada ne radi) usisava vlažan zrak u ovaj otvor i taloži vlagu. Jedan ciklus od 24 sata od 80% relativne vlažnosti na 30 stepeni sa grijačem uključenim tokom 8 sati može dovesti 0,5-1,0 miligrama vode u prazninu. U više od 100 ciklusa, vlaga se akumulira na električnim kontaktima u hladnom području. Sam PFA omotač je nepropustan u hladnom dijelu (temperature < 60 stepeni), međutim razmak ispod stezaljke omogućava direktan put oko polimerne barijere.

Električno praćenje i kvar izolacije
Elektrohemijsko praćenje počinje kada vlaga pređe stezaljku (koja može biti uzemljena ako dodirne rezervoar) do unutrašnjeg metalnog završetka. Struja curenja teče kroz film za vlagu kada je prisutan napon (120-480 VAC). Čak i ako je struja curenja kontinuirana na 0,5 mA, to dovodi do lokalnog zagrijavanja koje karbonizira organske zagađivače na površini PFA. Karbonizirane rute imaju manji otpor, stoga se struja povećava i proces se ubrzava. Otpor izolacije između grijaćeg elementa i tla opada sa > 1.000 MΩ na < 10 MΩ nakon 200 do 500 sati od prvog prodora vlage. Prekidač strujnog kruga uzemljenja (GFCI) isključuje se pri curenju od 5-30 mA, isključujući napajanje grijača. U objektima koji nisu zaštićeni GFCI, struja curenja može trajati sve dok metalna stezaljka ili terminal ne korodiraju do te mjere da se stvori prekid strujnog kruga ili opasnost od požara.

Problem je najteži u postrojenjima za galvanizaciju i hemijsku preradu gdje je vlažnost okoline preko 70% i prevladavaju soli u zraku ili kisele magle. Premošćivanje vlage do metalnog završetka ubrzava koroziju metalnog završetka od strane hloridnih jona iz susjednih kupki za oblaganje. Sama obujmica od nerđajućeg čelika neće korodirati, ali bakarni ili niklovi terminali unutar hladnog prostora će brzo korodirati u prisustvu vlage{3}}napunjene hloridima. Pregled grijača koji su pokvarili ovaj mehanizam uvijek pokazuje zelene bakarne produkte korozije na kraju i bijeli ili smeđi talog na unutrašnjoj površini PFA ispod mjesta stezaljke-direktan dokaz infiltracije vlage na mjestu stezaljke.

Alternative direktnoj metodi montaže metalnim stezaljkama Mehanička sigurnost Pouzdanost zaptivke od vlage Pogodnost za vlažna okruženja
Metalna obujmica za crijevo ravno na PFA Umjereno (početno) Loše (pukne nakon puzanja) Nije prikladno
Traka, PFA/PTEE-obložena metalnom stezaljkom Umjereno (manje puzanje) Umjereno (liner smanjuje, ali ne eliminira zazor) Marginalno; provjeravajte kvartalno.
Stezaljka (PVDF ili PFA) plastična Umjereno (nisko puzanje na PFA) Umjereno (plastika-na-plastici će smanjiti kapilarno skupljanje) Umjerena vlažnost
Compression fitting with elastomeric seal (e.g., EPDM or FKM)HighExcellent (seal accommodates creep)Recommended for >70% RH
Termoskupljajuća cijev preko stezaljke, obložena ljepilom Niska (samo zaptivanje) Dobro (prvo) Termoskupljajuća se puzi, vremenom gubi brtvu
PFA prtljažnik oblikovan ili završetak preliven Visokoodličan (nije potrebno mehaničko stezanje)Najbolje za visoku vlažnost i pranje
Stezaljka od nerđajućeg čelika sa silikonskim jastukom (2 mm) Visoko Dobro (30-50% kompresije jastučića, apsorpcija puzanja) Preporučeno; menjati jastučić godišnje
Najbolje prakse za ugradnju u vlažnim uslovima
Ako PFA grijač treba staviti u vlažnost okoline veću od 60% na više od 1000 sati godišnje, specifikacija bi trebala ograničiti direktne metalne stezaljke crijeva na hladnom dijelu PFA grijača. Oblikovana PFA prirubnica ili kompresioni spoj koji raspoređuje opterećenje na veliku površinu (minimalno 20 mm širine) i koristi elastomernu brtvu (FKM ili EPDM) koja održava kompresiju uprkos PFA puzanju je poželjan način pričvršćivanja konzola ili potpornih krakova. Tri ublažavanja smanjuju vjerovatnoću kvara ako je spona neizbježna. Stavite jastučić od silikonske gume debljine 1-2 mm ispod cijele širine trake stezaljke. Elastični oporavak jastučića (60-80% kompresije) kompenzira puzanje PFA tokom 12-18 mjeseci. Drugo, prije postavljanja jastučića, nanesite mali sloj dielektrične masti (na bazi silikona-) na PFA površinu; mast zatvara mikroskopske pukotine i sprečava upijanje vlage. Treće, nakon zatezanja, zapečatite rubove trake stezaljke sa RTV silikonom koji-stvrdnjava vlagu kako biste osigurali sekundarnu barijeru protiv ulaska vlažnog zraka. Nijedno od ovih ublažavanja nije tako dobro kao jednostavno uklanjanje metalne stezaljke. Za nove specifikacije grijača navedite integralno oblikovane montažne konzole ili prirubnice koje eliminišu bilo kakvo pričvršćenje na hladnom dijelu. Inkrementalni trošak oblikovanog nosača (20-50)istrivijalan u usporedbi s kvarom na kopnu koji se isključuje procesnu liniju za četiri sata (20-50)istrivijalan u usporedbi s greškom costofagrounda koji zatvara procesnu liniju za četiri sata (2,000).

Zaključak: Kombinirane stege za puzanje i vlagu
Metalne stezaljke za crijeva u kontaktu sa hladnim dijelom PFA grijača pokvare se u vlažnim postavkama kada PFA klizi pod trajnom kompresijom ostavljajući prazninu koja odvodi vlagu do električnog završetka. Dijagnoza je nezgodna, jer se kvar obično javlja 3-12 mjeseci nakon instalacije. Operater će obično zamijeniti grijač bez dijagnosticiranja stezaljke jer će uslijediti osnovni razlog i niz kvarova. Rješenje je specificirati montažu-bez stezaljki sa oblikovanim prirubnicama, kompresionim spojnicama sa elastomernim zaptivkama ili plastičnim stezaljkama koje oponašaju puzanje PFA. Dok se vijek postojeće instalacije može produžiti zamjenom metalnih stezaljki sa stezaljkama podstavljenim silikonom-i zaptivanje ivica, rizik nije eliminisan. Na bilo kojoj lokaciji gdje je relativna vlažnost zraka konstantno iznad 70%, bilo koju stezaljku na hladnom dijelu treba smatrati privremenim spojem koji treba mijenjati svakih 12 mjeseci, bez obzira na prividno stanje. Najbolje dugoročno-rješenje je da proizvođač grijača isporučuje integralno oblikovane montažne karakteristike tako da nisu potrebne stezaljke postavljene na terenu.