העמידות הכימית המעולה בפני קורוזיה של צינורות חימום קוורץ והיישומים התעשייתיים שלהם

בתרחישי חימום תעשייתי הכוללים חומצות חזקות, חומרים מחמצנים חזקים וריאגנטים כימיים קורוזיביים ביותר, צינורות חימום מתכתיים כגון נירוסטה וטיטניום יתמודדו עם אתגרי קורוזיה חמורים. בשלב זה, צינורות חימום קוורץ, בעלי התכונות הכימיות היציבות ביותר שלהם, הופכים לפתרון אידיאלי. המרכיב העיקרי של הקוורץ הוא דו-תחמוצת הסיליקון (SiO₂) בטוהר- גבוה, בעל תכונות כימיות כמעט אינרטיות בטמפרטורת החדר והוא יכול לעמוד בשחיקה של רוב החומצות, המלחים והממיסים האורגניים. העמידות המצוינת בפני קורוזיה, עמידות בטמפרטורות גבוהות ומאפיינים ללא זיהום- הופכים אותו לשימוש נרחב בתעשיות מוליכים למחצה, כימיקלים, ציפוי אלקטרוני, תרופות ושאר תעשיות ביקוש גבוה-.

העמידות האולטרה-חזקה בפני קורוזיה של צינורות חימום קוורץ מגיעה ממבנה הטטרהדרון החמצן היציב של הסיליקון- בתוך החומר. לסיליקון דו חמצני יש יציבות כימית גבוהה מאוד, וכמעט שאינו מגיב עם חומצה אנאורגנית כלשהי בטמפרטורת החדר, כולל חומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית, חומצה חנקתית, אקווה רג'יה וכו'. גם אם הוא טביל לזמן ממושך, פני השטח של הקוורץ לא ייאכלו או יישרדו. לעומת זאת, צינורות חימום מנירוסטה ייאכלו במהירות בסביבות חומצה חזקה, ואפילו חומרי טיטניום אינם יכולים לעמוד בשחיקה של חומצה הידרוכלורית וחומצות חזקות מפחיתות אחרות. בנוסף, לקוורץ עמידות מצוינת לממיסים אורגניים ותמיסות מלח, והוא יכול לשמור על ביצועים יציבים בסביבות כימיות מורכבות שונות.

יתרון משמעותי נוסף של צינורות חימום קוורץ הוא אפס זיהום. מכיוון שהחומר עצמו טהור ביותר ולא יזרז יוני מתכת או זיהומים לתוך המדיום המחומם, הוא מתאים במיוחד לאירועי חימום עם דרישות טוהר גבוהות. בתעשיית ייצור המוליכים למחצה, צינורות חימום קוורץ הם התצורה הסטנדרטית לתהליכי חימום כגון ניקוי פרוסות וטיפול בנוזל כימי; בתעשיות התרופות והמזון, צינורות קוורץ משמשים לחימום פתרונות בטוהר- גבוה כדי למנוע זיהום יוני מתכת. בנוסף, קוורץ יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות עד 1100 מעלות, ובעל יציבות תרמית טובה, ויכול לעבוד ביציבות לאורך זמן בתנאי טמפרטורה גבוהים.

עם זאת, לצינורות חימום קוורץ יש גם מגבלות ברורות. קודם כל, קוורץ הוא חומר שביר עם עמידות בפני פגיעות ירודה, וקל להישבר תחת השפעה מכנית או שינויי טמפרטורה דרסטיים, ולכן יש צורך להימנע מהלם קור מהיר וחם במהלך ההתקנה והשימוש. שנית, למרות שהקוורץ עמיד לרוב החומצות, הוא אינו עמיד לחומצה הידרופלואורית וחומצה זרחתית מרוכזת חמה, וגם ייאכל על ידי תמיסות אלקליות חזקות בטמפרטורות גבוהות. בנוסף, המוליכות התרמית של קוורץ נמוכה מזו של חומרי מתכת, ויעילות העברת החום חלשה יחסית, מה שצריך לקחת בחשבון בתכנון המערכת.

טבלה 1 השוואה של עמידות בפני קורוזיה כימית של קוורץ, טיטניום ופלדת אל חלד 316

表格

עם העמידות המצוינת לחומצה ואפס-מאפייני הזיהום, צינורות חימום קוורץ תופסים מיקום שאין לו תחליף בתחומי חימום תעשייתיים מיוחדים רבים.