נתיב הזיהום שאיש אינו מפקח עליו
קו ציפוי אבץ מדויק מייצר משקעים בהירים עקביים למשך חודשים. לפתע, חלקים צצים עם כתמים הידרופוביים, הידבקות לקויה ורצועות בהירות עכורות. ניתוח האמבט מראה ריכוזי מתכות תקינים. בדיקת הזיהום האורגני מגלה שמן מינרלי ב-15 עמודים לדקה- הרבה מעל סף 5 עמודים לדקה עבור ציפוי דקורטיבי. מקור המקור אינו לכימיקלים לציפוי, לא לחלקי העבודה ולא למי השטיפה. המקור הוא מערכת הקיטור.
דוד המפעל משתמש במזרק קיטור לטיפול כימי. מזרק לא תקין הכניס מנת יתר של מעכב קורוזיה אמין מצלם לתוך הקיטור. הכימיקל נישא עם הקיטור לתוך מחליף החום, התעבה בתוך הצינורות, ומצא נתיב דרך בורות קורוזיה מיקרוסקופיים בקיר סליל הנירוסטה אל אמבט הציפוי.
נתיב זיהום זה אינו נראה למפעילים. לחץ הקיטור נשאר יציב. לא ניתן לזהות דליפה על ידי ניטור רגיל. עם זאת, בורות הקורוזיה המתפתחים בכל מחליף חום מתכתי לאורך זמן יוצרים נתיבים נימיים גדולים מספיק כדי לעבור דרכם של חומרים אורגניים מומסים, אפילו כשהם קטנים מדי כדי להעביר מים נוזליים בקצבים מדידים.
מנגנון ההובלה של חריר
מחליפי חום מתכתיים בשירותי קיטור מפתחים בורות קורוזיה על פני השטח הפנימיים מחמצן מומס, פחמן דו חמצני וכימיקלים לטיפול במים בדוד. אפילו עם טיפול קונדנסט מתאים, סליל נירוסטה בן עשור- מכיל אלפי בורות מיקרוסקופיים.
בורות אלו אינם גורמים לדליפות הניתנות לזיהוי במהלך בדיקות הידרוסטטיות רגילות. בור שחודר 80% דרך עובי הדופן לא דולף כלום. בור שחודר 95% דליפות בקצב של מיקרוליטר ליום-שלא ניתן לזיהוי על ידי שינוי מפלס או דעיכה בלחץ במכשור תעשייתי טיפוסי.
עם זאת, בורות הקיר הקרובים-דרך-אלה הם נימים פתוחים לצד הקיטור. כאשר קיטור נושא אורגניים מומסים-שמן ממשאבות קיטור חוזרות, כימיקלים לטיפול באמינים, מעכבי קורוזיה נדיפים-תרכובות אלו מתעבות בתוך הבור. שיפועי ריכוז מניעים דיפוזיה דרך קרום המתכת הדקה שנותרה לתוך אמבט התהליך.
קצב ההובלה הוא דקה, אבל הוא רציף. במשך שבועות של פעולה מצטברים באמבטיה מיליגרם של זיהום אורגני. ב-15 עמודים לדקה באמבטיה של 8,000-ליטר, הזיהום הכולל הוא 120 גרם - כמות המועברת בקלות באמצעות דיפוזיה נימית לאורך זמן השהייה של אמבט ציפוי בין הטבלה.
טבלה 1: השוואה בין-מחסומי זיהום (מחליפי חום מיושנים, 5 שנים בשירות)
| פרמטר זיהום | נירוסטה 316L (5 שנים) | טיטניום דרגה 2 (5 שנים) | PTFE (5 שנים) |
|---|---|---|---|
| מצב פני השטח | מגולענים (100-500 בורות/סמ"ר) | פיתול מתון (20-50 בורות/סמ"ר) | חלק, ללא שינוי |
| צפיפות בור קרוב-דרך-בקיר | 5-20 בורות למ"ר | 2-5 בורות למ"ר | אֶפֶס |
| מסלול דיפוזיה אורגנית | דיפוזיה נימית דרך רצפת הבור | דיפוזיה נימית | אין (אפס נקבוביות) |
| קצב העברה אורגני מדיד | 5-20 מ"ג/מ"ר ליום (אופייני) | 2-8 מ"ג/מ"ר ליום | 0 מ"ג/מ"ר ליום |
| הצטברות אורגנית באמבט במשך 90 יום | 5-25 עמודים לדקה (תלוי באזור הסליל) | 2-10 עמודים לדקה | 0 עמודים לדקה |
| שלמות המחסום לאחר רכיבה תרמית | מחמיר (מתח תרמי מצמיח בורות) | מחמיר | ללא שינוי |
מחסום PTFE אטום
PTFE אינו-נקבובי ברמה המולקולרית. מבנה הפלואורופולימר אינו מכיל חללים מחוברים, ללא גבולות גרגרים וללא פגמים גבישיים היוצרים מסלולים נימיים. אפילו מולקולות אורגניות קטנות אינן יכולות לחדור דרך דופן הצינור בקצבים שניתן לזהות ביישומים תעשייתיים.
קצב החדירה של שמן מינרלי דרך 1 מ"מ PTFE ב-143 מעלות הוא למעשה אפס. הגודל המולקולרי של שרשראות האלקנים בשמן מינרלי (C15-C40) גדול מכדי לעבור דרך יסודות הנפח החופשי של מטריצת הפלואורופולימר. מעכבי קורוזיה אמינים, בעלי משקל מולקולרי של 200-400 גרם/מול, לא יכולים באופן דומה לחדור.
מחסום זה אינו תלוי בשמירה על סרט פסיבי או הימנעות מקורוזיה. זה טבוע במבנה החומרי. לשפופרת PTFE שנמצאת בשירות קיטור כבר עשור יש את אותה עמידות בחדירה כמו לשפופרת חדשה. לא נוצרים בורות. לא מתפתחים נימים. המחסום הוא קבוע.
תאימות כימית לדוד
המחסום האטום מספק חופש בבחירת טיפול בדוד. מחליפי חום מתכתיים מגבילים את כימיית הדוד מכיוון שכימיקלים לטיפול הנוגעים למשטח הסליל הפנימי עשויים להיות בלתי מתאימים לאמבט התהליך בצד החיצוני. אמין מצלם המגן על צינורות דודי פלדה עלול לזהם אמבט ציפוי ניקל אם הוא נודד דרך פגמים בסליל.
מחליפי חום PTFE מבטלים אילוץ זה. ניתן לטפל בדוד בכל כימיה שהדוד דורש, ללא תלות בכימיה האמבטיה התהליך. קיר ה-PTFE מבודד את שתי הסביבות לחלוטין. מהנדס התהליך מציין כימיה של אמבטיה עבור ביצועי הציפוי. מהנדס הדוד מפרט כימיה של קיטור להגנה על הדוד. אף החלטה לא מגבילה את האחרת.
אישור שטח ממתקן ציפוי דקורטיבי
מתקן דקורטיבי לציפוי אבץ- ניקל חווה ארבעה אירועי זיהום אורגני במשך שלוש שנים, כל אחד מהם עקב שינויים בכימיה של מערכת הקיטור. מחליפי החום מנירוסטה נבדקו בלחץ-לאחר כל אירוע ולא עברו-דליפה ניתנת לזיהוי. הזיהום יוחס להובלה נימית דרך בורות קורוזיה.
המתקן החליף את סלילי הנירוסטה במחלפי חום PTFE. בארבע השנים שחלפו מאז, לא התרחשו אירועי זיהום אורגני למרות שני שינויים נוספים בכימיה של הטיפול בדוד במהלך אותה תקופה. מחסום ה-PTFE ביטל את מסלול הזיהום שבדיקת הלחץ לבדה לא יכלה לזהות.
תַקצִיר
מחליפי חום PTFE מונעים העברת שמן ומזהמים אורגניים ממערכות קיטור לאמבטיות תהליך על ידי מתן דופן צינור אטום מבחינה מולקולרית שאינה מפתחת את המסלולים הנימים הטבועים בצינורות מתכתיים פגומים. בורות קורוזיה בקרבת-דרך-קיר בסלילים מתכתיים מעבירים מולקולות אורגניות בקצבים קטנים מדי לגילוי בבדיקת דליפה רגילה, אך מספיקים כדי לזהם אמבטיות ציפוי רגישות.
שלמות המחסום הקבועה של PTFE מבטלת את נתיב הזיהום הזה ומנתקת את החלטות הטיפול במי הדוד מדרישות טוהר האמבטיות בתהליך. ניתן לבצע אופטימיזציה עצמאית של הדוד והאמבטיה ללא סכנת זיהום צולב-.
ניתוח הנדסי עבור תיקון מחליף חום PTFE בפעולות ציפוי רגישות לזיהום זמין עם הגשת החומר והגיל הנוכחי של סליל, כימיה לטיפול במערכת הקיטור וכל היסטוריה של אירועי זיהום אורגניים בלתי מוסברים.
