Quando il rivestimento in PFA viene immerso per lungo tempo in un solvente organico polare forte, le piccole-molecole del solvente penetrano continuamente negli spazi tra le catene polimeriche del PFA. Il rivestimento assorbe il solvente e si espande in volume, la forza intermolecolare interna diminuisce, la durezza diminuisce e la duttilità aumenta. Un forte gonfiore genererà uno stress di espansione interna, che porterà alla formazione di vesciche, rughe e bolle nel rivestimento. Nel frattempo, il solvente invade l'interfaccia di legame tra il rivestimento e il substrato metallico, distruggendo la struttura di adesione originale e provocando il distacco di un'ampia-area dello strato anticorrosivo-. Questo cedimento si verifica principalmente in condizioni di lavoro con solventi organici e appartiene al cedimento strutturale del rivestimento indotto da infiltrazioni chimiche-.
1. Meccanismo di infiltrazione e rigonfiamento del solvente
Le catene molecolari PFA presentano alcuni spazi intercatena alla temperatura di servizio. Solventi polari come chetoni, esteri e alcoli possono diffondersi attraverso la superficie del rivestimento all'interno. Le molecole di solvente si inseriscono tra lunghe catene di fluorocarburi, indebolendo la forza di van der Waals tra le molecole, facendo espandere il volume del rivestimento e diminuire la stabilità dimensionale. La forza di espansione fa espellere l'interfaccia di legame tra il rivestimento e il metallo di base, rimuovendo l'occlusione meccanica formata durante la sinterizzazione. Con il continuo accumulo di solvente all'interfaccia, la pressione osmotica aumenta bruscamente sollevando il rivestimento e formando bolle. Dopo la volatilizzazione del solvente durante lo spegnimento, il rivestimento non può ritirarsi completamente al suo stato originale, lasciando pieghe permanenti e struttura allentata. A differenza del danno da invecchiamento termico, questo cedimento è un rigonfiamento fisico causato dall’infiltrazione di molecole estranee piuttosto che dalla rottura della catena molecolare.
2. Posizioni tipiche suscettibili al danno da rigonfiamento del solvente
Parete interna del tubo completamente immersa in un mezzo solvente organico misto per la circolazione a lungo termine;
Spazi tra le flange e posizioni dei bordi del rivestimento con breve percorso di penetrazione del solvente;
Aree di rivestimento sottili con debole effetto barriera contro l'infiltrazione di piccole molecole;
Riparazione secondaria di aree rattoppate con fusione allentata e facile infiltrazione di bypass del solvente;
Sezioni di tubi morti in cui il solvente si accumula e rimane statico per lungo tempo.
3. Fattori chiave che accelerano il fallimento del rigonfiamento
Il mezzo di lavoro contiene un'elevata percentuale di solventi organici polari a basso-molecolo molecolare;
Uno spessore del rivestimento eccessivamente sottile non può bloccare la penetrazione del solvente a lunga-distanza;
Arresto statico con solvente sigillato all'interno delle tubazioni senza svuotamento;
Scarsa qualità di sinterizzazione che porta a una struttura del rivestimento allentata e ampi spazi tra le catene;
L’aumento della temperatura aumenta l’attività del solvente e il tasso di infiltrazione.
4. Misure tecniche di controllo preventivo dell'intero-collegamento
① Aumentare adeguatamente lo spessore complessivo del rivestimento
Allungare il percorso di diffusione del solvente per rallentare efficacemente la velocità di infiltrazione.
② Ottimizzare il processo di sinterizzazione per migliorare la compattezza del rivestimento
Adottare una procedura completa di aumento e mantenimento della temperatura per sciogliere completamente la polvere di PFA e ridurre i vuoti interni.
③ Scaricare accuratamente il solvente residuo durante i tempi di inattività dell'apparecchiatura
Svuotare completamente la tubazione e pulirla con un mezzo di lavaggio inerte per evitare l'ammollo statico.
④ Seleziona materiale PFA modificato anti-solvente per condizioni di lavoro severe
Adottare la materia prima PFA modificata per la reticolazione per ridurre gli spazi intercatena e inibire l'incorporamento del solvente.
⑤ Rafforzare il trattamento di sigillatura dei bordi della flangia e delle estremità del tubo
Effettuare un ispessimento dei bordi e un rivestimento sigillante per bloccare i canali di infiltrazione corti.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Processo medio e di rivestimento | Rischio di rigonfiamento da solvente | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| PFA ordinario sottile + immersione in solvente statico-a lungo termine | Vesciche a rigonfiamento rapido e desquamazione dell'interfaccia | Addensare il rivestimento e svuotare immediatamente il supporto durante lo spegnimento |
| Rivestimento spesso standard + sinterizzazione standard + svuotamento periodico | Rallenta efficacemente il rigonfiamento dovuto alle infiltrazioni di solvente | Configurazione standard della tubazione solvente convenzionale |
| PFA anti-solvente modificato + protezione sigillante dei bordi | Tendenza minima alla deformazione del rigonfiamento | Schema preferito per l'ambiente con solventi organici a lungo termine- |
Conclusione
Il cedimento del rigonfiamento del solvente del rivestimento PFA ha origine dalla penetrazione di una piccola molecola polare di solvente- negli spazi intercatena del polimero, con conseguente espansione del volume e distacco dell'interfaccia. Le principali idee di prevenzione sono il miglioramento della compattezza e dello spessore del rivestimento per migliorare le prestazioni della barriera, l'eliminazione dell'ambiente di immersione statico a lungo termine, il miglioramento delle materie prime modificate anti-infiltrazione e la sigillatura dei bordi strutturali facili da infiltrare. Il controllo rigoroso della qualità della formazione del rivestimento e della gestione operativa può evitare l'invalidazione del rivestimento causata dal rigonfiamento e dal distacco del solvente.
