Lo stress residuo interno si formerà all'interno del rivestimento PFA durante la spruzzatura rotativa, la sinterizzazione ad alta-temperatura e la formatura a raffreddamento. Se lo stress si accumula eccessivamente, sulla superficie del rivestimento appariranno spontaneamente microfessure anche in assenza di forze esterne. Sotto cicli termici, permeazione media e impatto a pressione, le crepe si estendono rapidamente attraverso il rivestimento, il liquido corrosivo penetra nell'interfaccia di collegamento tra il rivestimento e il substrato metallico, provocando formazione di bolle, delaminazione e completo cedimento dello strato anticorrosione. Questo difetto nascosto ha per lo più origine da processi di produzione impropri ed è difficile da rilevare nell'ispezione dell'aspetto del prodotto finito, appartenente al tipico cedimento latente indotto dal processo-del rivestimento in fluoroplastica.
1. Meccanismo di generazione ed evoluzione del cracking degli sforzi residui
Durante la sinterizzazione ad alta-temperatura, le particelle di PFA si sciolgono e si fondono in uno strato compatto e continuo. Quando il pezzo viene raffreddato dalla temperatura di formatura alla temperatura ambiente, il coefficiente di contrazione termica del rivestimento in PFA differisce notevolmente da quello del tubo di base metallica. Il substrato metallico limita il ritiro libero del rivestimento polimerico, generando tensioni residue di trazione bloccate all'interno del rivestimento. Se la spruzzatura multi-strato viene eseguita troppo velocemente senza stabilizzazione dell'intervallo, si verifica una sovrapposizione di sollecitazioni tra gli strati. Una volta che lo stress da trazione supera la resistenza alla frattura del materiale PFA, germinano minuscole fonti di cricche. Nei successivi cicli di riscaldamento e raffreddamento, lo stress termico alternato apre continuamente ed espande le fessure. Il mezzo penetra lungo i canali delle fessure per formare una pressione osmotica tra il rivestimento e il metallo di base, eventualmente staccando il rivestimento dalla parete del tubo a partire dalla posizione della fessura.
2. Posizioni tipiche in cui si concentrano le crepe da stress residuo
Gomiti, tubi piegati e tratti di transizione d'arco con ritiro irregolare del rivestimento;
Facce delle flange e bordi degli orifizi dei tubi con bruschi cambiamenti strutturali e concentrazione delle sollecitazioni;
Aree spruzzate multistrato spesse-con grave sovrapposizione di stress interno;
Pezzi raffreddati rapidamente con ampio gradiente di temperatura e stress da contrazione concentrato;
Regioni rattoppate per la riparazione secondaria in cui i tassi di ritiro del nuovo e del vecchio rivestimento non sono coerenti.
3. Fattori chiave che aggravano il danno da stress residuo
Raffreddamento rapido forzato diretto dopo la sinterizzazione senza raffreddamento lento graduale e riduzione dello stress;
Spruzzatura multi-passaggio consecutiva senza appassimento-con conseguente accumulo di stress tra gli strati;
Strato di spruzzatura singolo eccessivamente spesso che causa un restringimento interno di raffreddamento interno irregolare;
Prestazioni di espansione termica non corrispondenti tra il materiale di base e il rivestimento in PFA;
Il bloccaggio irragionevole dell'attrezzatura durante la sinterizzazione limita la deformazione libera del pezzo.
4. Misure-Link complete per la riduzione dello stress e il controllo preventivo
① Adottare una procedura di raffreddamento lento segmentato dopo la sinterizzazione
Abbassare gradualmente la temperatura del forno passo dopo passo invece di raffreddare direttamente l'aria per ridurre il gradiente di temperatura e lo stress da contrazione.
② Standardizzare l'intervallo di attesa tra ogni strato di spruzzatura
Imposta il tempo di appassimento- dopo ogni passata di spruzzatura per consentire al rivestimento di rilasciare lo stress parziale prima del rivestimento successivo.
③ Controlla lo spessore del singolo rivestimento per evitare un accumulo eccessivo-una tantum
Limitare lo spessore di ogni strato spruzzato per evitare squilibri di stress interni causati da singoli strati eccessivamente spessi.
④ Ottimizza la modalità del dispositivo per ridurre i vincoli di bloccaggio
Utilizzare dispositivi di posizionamento flessibili per evitare un bloccaggio rigido che limiti la deformazione termica del substrato e del rivestimento.
⑤ Eseguire la ricottura post-a bassa-temperatura
Ispezionare i prodotti finiti a una temperatura moderata per la conservazione del calore ed eliminare parte dello stress residuo interno bloccato.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Processo di formatura e raffreddamento | Rischio di stress cracking residuo | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Spruzzatura continua + raffreddamento forzato immediato | Alta probabilità di fessurazione spontanea ritardata | Regolare immediatamente il raffreddamento lento e il processo di spruzzatura a intervalli |
| Spruzzatura a intervalli + raffreddamento lento a fasi | Sopprime efficacemente l'accumulo di stress residuo | Processo obbligatorio di produzione del rivestimento standard |
| Tempra di distensione post-produzione + ragionevole spessore di strato singolo- | Pericolo nascosto di stress cracking minimo | Schema preferito per prodotti di rivestimento-anticorrosivo di fascia alta- |
Conclusione
La fessurazione da stress residuo del rivestimento in PFA è causata principalmente da un restringimento termico non corrispondente tra il rivestimento e il substrato metallico, oltre a processi di raffreddamento e spruzzatura inadeguati. I principali metodi di governance sono il rallentamento della velocità di raffreddamento per ridurre il gradiente di ritiro, l'impostazione di periodi di intervallo tra gli strati di spruzzatura per evitare la sovrapposizione di stress, il controllo dello spessore del singolo-strato e il rilascio dello stress bloccato attraverso la tempra post-processo. Una rigorosa regolamentazione dell'intero processo di spruzzatura e sinterizzazione può eliminare sostanzialmente la rottura del rivestimento indotta dallo stress residuo intrinseco della formazione.
