מפעל כימי משך מחמם טבילה PTFE ממיכל כבישה חומצה גופרתית לאחר ארבעה עשר חודשי שירות. משטח הנדן שפונה לתהליך היה במצב טוב. האזור שמאחורי סוגרי ההרכבה-האזורים שבהם התושבת מתקשרת עם המחמם-הראה כתמים כהים ושקעים. המתכת שמתחת ל-PTFE קרסה, ובשני מקומות הקורוזיה חדרה עמוק מספיק כדי ליצור דליפת חריר.
קורוזיה של חריצים מתרחשת במרווחים הצרים בין סוגרי ההרכבה למשטח המחמם. הפער קטן מדי לזרימת נוזלים אך גדול מספיק כדי שנוזל התהליך ייכנס. הנוזל במרווח הופך לעמוד, והכימיה בתוך הנקיק משתנה בדרכים שמאיצות את הקורוזיה.
מדוע נוצרים חריצים מאחורי סוגרי הרכבה
סוגרי הרכבה מחוברים למחמם על ידי ריתוך, הברגה או הידוק. כל שיטת הצמדה יוצרת חריץ בין התושבת למשטח המחמם. רוחב החריץ עשוי להיות רק כמה אלפיות סנטימטר, אבל הוא גדול מספיק כדי שהנוזל יוכל לחדור בפעולה נימית.
הנקיק מוגן מהזרימה בתפזורת. הנוזל בפנים אינו יכול להסתובב. חמצן ומינים מומסים אחרים נצרכים על ידי תגובות קורוזיה אך לא ניתן לחדש אותם. הכימיה של נוזל הסדק משתנה.
| שיטת התקשרות | רוחב חריץ | החלפת נוזלים | סכנת קורוזיה | שיטות עבודה מומלצות |
|---|---|---|---|---|
| סוגר מרותך | 0-0.05 מ"מ | אַף לֹא אֶחָד | גבוה בפגמי ריתוך | ריתוך חדירה מלא |
| סוגר מוברג | 0.05–0.2 מ"מ | נמוך מאוד | גבוה מאוד | אטום עם אטם |
| תושבת מהודקת | 0.1–0.5 מ"מ | נָמוּך | גָבוֹהַ | השתמש בכרית PTFE מוצקה |
| תושבת מחורצת | 0.5-1.0 מ"מ | לְמַתֵן | לְמַתֵן | שטפו במים |
שיטות הצמדת סוגרים וסכנת קורוזיה שלהן
הכימיה של קורוזיה של חריצים
בנקיק, החמצן המומס בנוזל נצרך על ידי תגובת הקורוזיה הראשונית. לא ניתן לחדש את החמצן מכיוון שהנקיק מוגן מהזרימה בתפזורת. ריכוז החמצן בתוך הנקיק יורד, בעוד הריכוז בחוץ נשאר גבוה. ההבדל יוצר תא ריכוז חמצן.
המתכת שבתוך החריץ הופכת לאנודית-היא קורוזיה. המתכת שמחוץ לסדק הופכת קתודית-היא מוגנת. קצב הקורוזיה בתוך הנקיק מואץ.
יוני המתכת המיוצרים מתגובת הקורוזיה מושכים יוני כלוריד מהנוזל בתפזורת. ריכוז הכלוריד בתוך הנקיק עולה, לפעמים מגיע פי כמה מריכוז התפזורת. ריכוז הכלוריד הגבוה מאיץ את הקורוזיה עוד יותר.
ה-pH בתוך הנקיק יורד עם הידרוליזה של יוני המתכת. הסביבה החומצית מאיצה את הקורוזיה עוד יותר. התוצאה היא בור מעמיק במהירות שיכול לחדור לנדן המחמם.
מדוע מחממי PTFE-מצופים עדיין פגיעים
ציפוי PTFE על מחמם נועד להגן על המתכת הבסיסית מפני נוזל התהליך. אבל הציפוי אינו משתרע לתוך החריץ שבין התושבת למחמם. אם הציפוי ניזוק במהלך התקנת התושבת, או אם החריץ אינו אטום במלואו, נוזל התהליך יכול ליצור קשר עם המתכת החשופה.
גם אם הציפוי שלם, החריץ יכול להיווצר בין הציפוי לתושבת. הציפוי עשוי להיות מעט חדיר, והנוזל שחודר את הציפוי יוצר חריץ בין הציפוי למתכת.
מניעת קורוזיה של חריצים
המניעה היעילה ביותר היא לחסל את הנקיק. לתושבת המרותכת למחמם עם ריתוך חדירה מלא- אין חריץ. הריתוך אוטם את המפרק ומונע כניסת נוזלים.
אם הריתוך אינו מעשי, אטם או איטום יכולים למלא את החריץ. אטם PTFE או איטום פלואורופולימר מונעים מנוזל להיכנס למרווח בין התושבת למחמם.
כרית PTFE מוצקה בין התושבת למחמם מבטלת את החריץ לחלוטין. הרפידה ניתנת לדחיסה וממלאת את הרווח, וה-PTFE אינרטי מבחינה כימית.
| אמצעי מניעה | השפעה על קורוזיה של חריצים | יישום | עֲלוּת |
|---|---|---|---|
| ריתוך חדירה מלא- | מבטל סדקים | זִיוּף | לְמַתֵן |
| אטם PTFE | אוטם חריץ | הַרכָּבָה | נָמוּך |
| איטום פלואורופולימר | אוטם חריץ | הַרכָּבָה | נָמוּך |
| כרית PTFE מוצקה | מבטל סדקים | עיצוב סוגר | לְמַתֵן |
אמצעי מניעה לקורוזיה של חריצים מאחורי סוגרי הרכבה
כאשר קורוזיה של חריצים מעידה על בעיית עיצוב
תנור חימום שמפתח קורוזיה של חרקים למרות תכנון נכון של התושבת מעיד על כך שהציפוי או חומר התושבת אינם מתאימים ליישום. תצורת תנור טבילה PTFE מותאמת אישית עם סוגריים מרותכים, אטמי PTFE או רפידות PTFE מוצקות מטפלת בגורם השורש של קורוזיה בנקיקים. תהליך המפרט דורש את כימיה האמבטיה, טמפרטורת הפעולה, עיצוב התושבת והספק הנדרש. עבור מתקנים עם כימיה אגרסיבית, גישה ספציפית ליישום-מפחיתה קורוזיה של חריצים ומאריכה את חיי השירות של המחמם.
