Una linea di incisione PCB ha sostituito un riscaldatore a immersione in PTFE in un agente di attacco al cloruro rameico dopo soli sette mesi. La superficie del riscaldatore presentava vaiolature lungo i cordoni di saldatura e sulla linea del liquido. La resistenza di isolamento è scesa a 12 MΩ. L'agente mordenzante era una soluzione ad alto-cloruro operante a 55 gradi. Il riscaldatore era stato specificato a 1,5 W/cm²-un valore che funzionava bene in altri prodotti chimici ma era troppo aggressivo per l'ambiente ricco di cloruro-.
Gli agenti mordenzanti ad alto-cloruro sono tra i prodotti chimici più esigenti per i riscaldatori a immersione in PTFE. Gli ioni cloruro penetrano nei film protettivi e provocano la vaiolatura sui metalli. Inoltre permeano i polimeri e degradano il legame tra il rivestimento e il substrato. La combinazione dell'attacco del cloruro e della temperatura elevata accelera la degradazione.
Perché gli agenti mordenzanti al cloruro richiedono una densità di watt inferiore
Gli ioni cloruro sono piccoli, mobili e aggressivi. Penetrano nel PTFE ad una velocità che dipende dalla temperatura e dalla concentrazione. A 55 gradi e un'elevata concentrazione di cloruro, il tasso di permeazione è significativo. Gli ioni cloruro raggiungono la linea di legame tra il PTFE e la guaina metallica, dove iniziano la corrosione.
Il tasso di permeazione è attivato termicamente. Ogni aumento di 10 gradi raddoppia all'incirca la velocità. Un riscaldatore che funziona a 1,5 W/cm² ha una temperatura superficiale di 15–20 gradi superiore rispetto a uno a 1,0 W/cm². La temperatura più elevata accelera la permeazione del cloruro e riduce il tempo di rottura del rivestimento.
| Densità di Watt | Temperatura superficiale a 55 gradi | Tasso di permeazione del cloruro | È ora di rompere il rivestimento | Vita utile prevista |
|---|---|---|---|---|
| 0,6 W/cm² | 65-70 gradi | Molto basso | >36 mesi | 4–6 anni |
| 0,8 W/cm² | 70-75 gradi | Basso | 24–36 mesi | 3–5 anni |
| 1,0 W/cm² | 75-82 gradi | Moderare | 12–24 mesi | 2–3 anni |
| 1,2 W/cm² | 82-90 gradi | Alto | 8-14 mesi | 12–24 mesi |
| 1,5 W/cm² | 90-100 gradi | Molto alto | 4–8 mesi | 6–12 mesi |
Densità di watt e suo effetto sulla permeazione del cloruro e sulla durata
Il soffitto della temperatura per il servizio del cloruro
La temperatura superficiale è la variabile di controllo. Per gli agenti mordenzanti ad alto-cloruro a 55 gradi in massa, la temperatura superficiale non deve superare gli 80–85 gradi . Al di sopra di tale intervallo, la velocità di permeazione del cloruro accelera e il PTFE si degrada rapidamente.
Per mantenere la temperatura superficiale al di sotto di 85 gradi, la densità di watt deve essere limitata a 1,0–1,2 W/cm² in bagni moderatamente agitati. Nelle zone a flusso-basso, il limite scende a 0,8 W/cm².
Calcolo della superficie richiesta
Il fabbisogno di superficie dipende dalla potenza e dalla densità di potenza. Per un servizio da 6 kW a 1,0 W/cm², la superficie richiesta è di 6.000 cm². Un riscaldatore su un lato-con un ingombro di 500 mm × 600 mm fornisce 3.000 cm²-non sufficienti. Un riscaldatore bifacciale-fornisce 6.000 cm², che soddisfano i requisiti.
Se il serbatoio non può ospitare un riscaldatore bifacciale da 500 × 600 mm-, più riscaldatori più piccoli distribuiti attorno al serbatoio possono fornire la superficie richiesta mantenendo una bassa densità di watt.
| Potenza | Densità di Watt | Superficie richiesta | Impronta su-lato singolo | Impronta bifacciale- |
|---|---|---|---|---|
| 3kW | 1,0 W/cm² | 3.000 cm² | 500×600 mm | 500×300mm |
| 4 chilowatt | 1,0 W/cm² | 4.000 cm² | 500×800 mm | 500×400mm |
| 5kW | 1,0 W/cm² | 5.000 cm² | 500×1.000 mm | 500×500mm |
| 6kW | 1,0 W/cm² | 6.000 cm² | 600×1.000 mm | 600×500mm |
| 8kW | 1,0 W/cm² | 8.000 cm² | 800×1.000 mm | 800×500 mm |
Requisiti di superficie e ingombro per agenti mordenzanti ad alto-cloruro a 1,0 W/cm²
Passaggi pratici delle specifiche per servizi ad alto-cloruro
Iniziare con la concentrazione di cloruro. Concentrazioni più elevate richiedono una densità di watt inferiore. Per concentrazioni superiori a 200 g/L, la densità watt non deve superare 1,0 W/cm². Per concentrazioni superiori a 300 g/L il limite scende a 0,8 W/cm².
Selezionare la densità di watt dalle condizioni di flusso effettive nella posizione del riscaldatore. In un bagno moderatamente agitato è appropriato 1,0 W/cm². In una zona a flusso-basso, declassare a 0,8 W/cm².
Calcolare la superficie richiesta dalla potenza e dalla densità di watt. Un servizio da 6 kW a 1,0 W/cm² richiede 6.000 cm². Se un singolo riscaldatore non può fornire quell'area all'interno del serbatoio, prendere in considerazione più riscaldatori distribuiti attorno al perimetro.
Verificare che la temperatura della superficie del riscaldatore rimanga inferiore a 85 gradi. Se la temperatura superficiale calcolata supera tale limite, ridurre ulteriormente la densità di watt o migliorare il flusso sulla superficie del riscaldatore.
Quando i riscaldatori standard non riescono a soddisfare i requisiti di densità di watt
I serbatoi di attacco ad alto-cloruro con requisiti di wattaggio elevati e spazio periferico limitato spesso non possono ospitare riscaldatori a immersione in PTFE standard alle basse densità di watt richieste dalla chimica. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con un'ampia superficie, una bassa densità di watt e una posizione di flusso-ottimizzata risolve la causa principale della mancata corrispondenza della densità di watt. Il processo di specifica richiede la concentrazione di cloruro, la temperatura operativa, le dimensioni del serbatoio, le condizioni del flusso e la potenza richiesta. Per le strutture con un elevato-agente mordenzante a base di cloruro, questo approccio specifico per l'applicazione-riduce la vaiolatura e prolunga la durata di servizio del riscaldatore.
