פאזל הזיהום לסירוגין
קו ציפוי ניקל בהיר מייצר משקעים מקובלים במשך שבועות, ואז פתאום חווה חלקים מעורפלים, עכורים או מחורצים. ניתוח האמבט מראה עלייה בברזל וכרום. הזיהום מופיע ללא אזהרה, נמשך משמרת ייצור או שתיים, ואז מתנקה באופן מסתורי. ימים או שבועות לאחר מכן, הוא חוזר.
מקורות הזיהום הרגילים נשללו. טיפול מוקדם בחומר העבודה הוא עקבי. שקיות האנודה שלמות. איכות מי השטיפה יציבה. לא הוכנסו כימיקלים לתחזוקה. הזיהום הוא לסירוגין, מה שפוסל מקורות מתמשכים כמו פיסת אנודות או גרירה מתמדת- פנימה.
החשוד הנותר הוא מחליף החום PTFE. לאחר שנים של מחזוריות תרמית, ייתכן שצינורות הפלואורופולימר פיתחו שברים מיקרו-. שברים אלו נפתחים ונסגרים עם שינויי טמפרטורה. כשהם פתוחים, הם מאפשרים לעיבוי קיטור-הנושא ברזל וכרום שנאספים מהצנרת במעלה הזרם-לחלחל לתוך האמבטיה. כאשר התנאים התרמיים משתנים, השברים נסגרים חלקית, והזיהום נפסק. דפוס מחזורי זה תואם את אופי הבעיה לסירוגין.
מנגנון המיקרו-שבר
צינורות מחליף חום מסוג PTFE אינם נלחמים במובן הכימי. אבל לאחר שנים של מחזוריות תרמית בין סביבה ל-140 מעלות ומעלה, החומר יכול לפתח שברים מיקרו- בנקודות ריכוז מתח. נקודות אלה כוללות את חיבור הצינור-ל-הראש, אזורים שבהם מלחצי התמיכה השתפשפו, וכיפופים שחווים כיפוף חוזר.
השברים אינם דליפות במובן המקובל. הם עשויים להיות הדוקים מכדי להעביר מים נוזליים בטמפרטורת הסביבה ובלחץ. אבל בטמפרטורת ההפעלה, ה-PTFE מתרחב. השבר נפתח מעט. לחץ קיטור בתוך הצינור, בדרך כלל 3-4 בארג, מניע כמות קטנה של עיבוי דרך השבר לתוך האמבטיה.
הקונדנסט אינו מים טהורים. הוא עבר דרך צנרת פלדה, ואסף מוצרי קורוזיה מברזל. זה עשוי לשאת עקבות של כימיקלים לטיפול בדוד. אם מערכת החזרת הקונדנסט כוללת מספר משתמשים, היא עלולה לשאת מזהמים מתהליכים אחרים. עיבוי מזוהם זה, אפילו בנפחים זעירים, מוסיף זיהומים לאמבט ציפוי שבו ברזל נסבל ב-25 ppm בלבד וכרום ב-5 ppm.
טבלה 1: פרוטוקול אבחון למעקב אחר זיהום לסירוגין למחליף חום PTFE
| שָׁלָב | שיטת בדיקה | מה לחפש | פֵּשֶׁר |
|---|---|---|---|
| 1. קבע ציר זמן לזיהום | סקור את רישומי ניתוח האמבט ויומני הייצור | מתאם של אירועי זיהום עם מחזורי טמפרטורה, כיבויים, הפעלה | אירועים שמתקבצים לאחר סטארט-אפים מראים שרכיבה תרמית פותחת שברים |
| 2. חיסול מקורות חיצוניים | נתח מי שטיפה, אנודות וכימיקלים באופן עצמאי | טוהר עקבי בכל התשומות החיצוניות | מקור הזיהום הוא פנימי למערכת האמבטיה |
| 3. אמבטיה לדוגמא במהלך ובין אירועים | ניתוח ICP-MS של דגימות אמבטיה במרווחים של 4 שעות במהלך מחזור זיהום | ריכוזי מתכות עולים ויורדים בתבנית | דפוס עלייה ויורד מרמז על מקור לסירוגין, לא התמוססות מתמשכת |
| 4. בדיקת לחץ על סליל ה-PTFE בטמפרטורת הפעולה | בדיקת דעיכה בלחץ חם עם סליל ב-140 מעלות | ירידת לחץ גדולה יותר מקו הבסיס של בדיקת קור | מיקרו-שברים נפתחים בטמפרטורה; בדיקות קור עלולות לפספס אותם |
| 5. לבודד מעברי צינור בודדים | בדוק כל מעבר באופן עצמאי בטמפרטורה | מעבר אחד מראה שיעור דליפה גבוה משמעותית | צינור פגום הוא מקומי; ניתן לחבר |
| 6. בדקו צינור חשוד במיקרוסקופ | חתוך דגימה מאזור חשוד; לבדוק בהגדלה | סדקים על פני השטח, במיוחד בכיפופים, מהדקים או אביזרים | מאשר מנגנון מיקרו-שבר |
מבחן דעיכת הלחץ החם
בדיקת דעיכה סטנדרטית בלחץ קר עשויה לפספס שברים תרמיים-במחזור-תלויים במיקרו-. הבדיקה הסופית מתבצעת עם סליל ה-PTFE בטמפרטורת הפעלה או קרוב ככל שניתן להשיג בבטחה.
הסליל מחומם ל-130-140 מעלות באמצעות קיטור בלחץ- נמוך או מים חמים. לאחר מכן הוא מבודד, מרוקן במהירות, ונלחץ עם חנקן ללחץ הפעולה הרגיל. ירידת הלחץ מנוטרת במשך 30 דקות. סליל שעובר בדיקת לחץ קר אך מראה דעיכה ניתנת למדידה כאשר חם מאשר כי התפשטות תרמית פותחת מיקרו שברים.
בדיקה זו דורשת נהלי בטיחות קפדניים. צינורות PTFE חמים תחת לחץ גז מכילים אנרגיה מאוחסנת. יש להגן על כוח אדם מפני קרע אפשרי. לחץ הבדיקה לא יעלה על לחץ ההפעלה הרגיל-המטרה היא זיהוי, לא בדיקת הוכחה.
פרוטוקול דגימת אמבטיה
דפוס הזיהום נתפס על ידי דגימה שיטתית במהלך חשד לאירוע. כאשר מופיעים הסימנים החזותיים הראשונים של קהות משקעים, יש לקחת דגימות אמבטיה כל 4 שעות ולנתח את לוח זיהומי המתכת המלא על ידי ICP-MS.
במקביל, יש לנתח דגימות של עיבוי הקיטור עבור אותן מתכות. אם המתכות המזהמות באמבטיה תואמות לפרופיל המתכות בעיבוי, מחליף החום הוא המקור הסביר. ברזל וכרום הם מתכות קונדנסט טיפוסיות מקורוזיה בצנרת פלדה. אבץ עשוי להיות נוכח מרכיבים מגולוונים במעלה הזרם.
בין אירועים לאירועים, דגימות בסיס קובעות את רמות הטומאה הרגילות באמבטיה. ההבדל בין ריכוזי האירוע והבסיס, כפול נפח האמבטיה, נותן את מסת המזהם הכוללת המוכנסת לכל אירוע. מסה זו, בהשוואה לקצב דליפת הקונדנסט המוערך מנתוני דעיכה בלחץ, מספקת אישור איזון מסה.
פעולת תיקון
לאחר אישור מיקרו-שברים, מעבר הצינור הפגום נסתם בשני הכותרות. שאר מעברי הצינור ממשיכים בשירות, עם קיבולת החימום הכוללת מופחתת באופן יחסי. אם הפחתת הקיבולת אינה מקובלת, הכרטיס הפגום מוחלף במהלך חלון התחזוקה המתוכנן הבא.
מניעה עבור התקנות עתידיות כוללת ציון דרגות PTFE-flex- גבוהות יותר עבור יישומים עם רכיבה תרמית תכופה, הפחתת מרווחי תמיכה כדי למזער מתח כיפוף ושילוב רדיוסי כיפוף נדיבים בניתוב הצינורות.
תַקצִיר
ניתן לאתר זיהום ניקל בהיר לסירוגין למיקרו-שברים במחלפי חום PTFE מיושנים באמצעות פרוטוקול אבחון שיטתי. דפוס הזיהום-לסירוגין, בקורלציה עם מחזורים תרמיים-מצביע על מקור שנפתח ונסגר. בדיקת דעיכה בלחץ חם מזהה שברים שבדיקת קר מחמיצה.
דגימת אמבטיה במהלך אירועים בשילוב עם ניתוח קונדנסט מספקת התאמת טביעות אצבע כימיות. צינורות פגומים מאושרים מחוברים או מוחלפים. מניעה כרוכה בבחירת חומרים ובשיטות עיצוב הממזערות ריכוז מתח תרמי.
תמיכה הנדסית לאיתור מקור זיהום באמבטיות ציפוי זמינה עם הגשת היסטוריית ניתוח האמבט, גיל מחליף חום PTFE ותנאי ההפעלה, נתוני איכות עיבוי הקיטור ודפוסי זיהום שנצפו.
