Il rivestimento in PFA e il tubo con base metallica presentano evidenti differenze nei coefficienti di dilatazione termica lineare. Quando l'attrezzatura è soggetta a un'improvvisa e drastica alternanza di temperatura, come il flusso istantaneo di acqua fredda sul corpo di un tubo ad alta-temperatura o il rapido riscaldamento di un'attrezzatura congelata, si genera un enorme stress di taglio termico istantaneo all'interfaccia tra rivestimento e substrato. Una volta che la forza del legame interfacciale non riesce a sopportare il carico di stress, il rivestimento si fessura localmente, si separa dalla superficie metallica e si stacca in pezzi. Il danno da shock termico è molto improvviso, che spesso porta al cedimento del rivestimento su un'ampia-area in breve tempo ed è una tipica modalità di cedimento indotto dall'alternanza della temperatura del rivestimento anticorrosivo fluoroplastico-.
1. Meccanismo di distruzione dello stress da shock termico
In condizioni di funzionamento stabile a temperatura costante, la deformazione del rivestimento in PFA e del tubo metallico è coordinata entro un intervallo ristretto. In caso di bruschi sbalzi di temperatura, il substrato metallico si riscalda o si raffredda molto più velocemente del rivestimento polimerico. La velocità incoerente di espansione e contrazione produce una forte forza di taglio interfacciale. Sulla superficie del PFA compaiono prima le crepe da trazione; l'interfaccia di collegamento è strappata per formare degli spazi vuoti. Il mezzo corrosivo invade rapidamente lo spazio vuoto e accumula pressione osmotica. Numerosi cicli di impatto freddo e caldo espanderanno continuamente l'area di pelatura e il rivestimento si gonfierà e cadrà in fogli. Diversamente dall'invecchiamento lento del ciclo termico, lo shock termico è un impatto di stress istantaneo piuttosto che un danno cumulativo a lungo-termine.
2. Scenari di lavoro tipici soggetti a danni da shock termico
Tubi di riscaldamento caldo riempiti direttamente con fluido freddo a temperatura normale o a bassa-temperatura per il raffreddamento di emergenza;
Apparecchiature inattive congelate accese direttamente per un riscaldamento rapido senza fase di preriscaldamento;
Pulizia periodica con getto d'acqua fredda che sfrega la parete del tubo ad alta-temperatura;
Spurgo del vapore su tubazioni che sono state spente e raffreddate a temperatura ambiente;
Riscaldamento rapido locale di sezioni parziali di tubi mediante fonti di calore concentrate.
3. Principali fattori che inducono l'accelerazione della scheggiatura da shock termico
Nessun aumento graduale della temperatura o procedura di raffreddamento, adozione di un passaggio di temperatura estremo in un'unica soluzione;
Forza di adesione insufficiente tra rivestimento e substrato a causa di pretrattamento e sinterizzazione difettosi;
Rivestimento a strato singolo- eccessivamente spesso con scarsa capacità di tamponare la differenza di deformazione termica;
Grande differenza di temperatura tra il fluido e il corpo del tubo che supera l'intervallo di shock termico consentito del PFA;
Piccole crepe nascoste sulla superficie del rivestimento che diventano fonti di propagazione delle crepe sotto l'impatto della temperatura.
4. Misure tecniche di controllo preventivo dell'intero-collegamento
① Formulare procedure di funzionamento graduali per l'aumento della temperatura e il raffreddamento
Implementare il riscaldamento a fasi lente prima dell'avvio e il raffreddamento graduale prima dello spegnimento per evitare bruschi sbalzi di temperatura.
② Proibire l'iniezione diretta di mezzi freddi in apparecchiature ad alta-temperatura
Imposta la logica di interblocco per impedire che il fluido di lavaggio a bassa-temperatura entri nelle tubazioni calde senza equalizzazione della temperatura.
③ Ottimizza la struttura del rivestimento per migliorare il buffering dello stress
Adotta un processo di spruzzatura composita multi-strato per ridurre lo stress termico interno e migliorare il coordinamento della deformazione.
④ Controllare rigorosamente la qualità del pre-trattamento e della sinterizzazione
Garantisce la ruvidità dei grani di ancoraggio del substrato e la fusione completa per migliorare la forza di adesione interfacciale di base.
⑤ Preriscaldare accuratamente le apparecchiature di standby-a bassa temperatura
Riscaldare il corpo del tubo fino a raggiungere la temperatura operativa prima di alimentare il fluido per eliminare l'impatto della differenza di temperatura iniziale.
5. Tabella di contrasto degli effetti di prevenzione
表格
| Processo di funzionamento e rivestimento | Rischio di scheggiatura da shock termico | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Riscaldamento/raffreddamento rapido diretto + scarsa adesione all'interfaccia | Desquamazione di un'ampia-area dopo alcuni periodi di impatto della temperatura | Se necessario, rivedere il processo operativo e rielaborare il rivestimento |
| Regolazione del gradiente di temperatura + incollaggio con sinterizzazione standardizzata | Ridurre notevolmente la probabilità di danni da shock termico | Specifiche obbligatorie di produzione e funzionamento |
| Fodera tampone multi-strato + rigoroso blocco del programma di temperatura | Forte resistenza alle fluttuazioni accidentali della temperatura | Schema preferito per condizioni di avvio-arresto frequenti |
Conclusione
Il fallimento del peeling da shock termico del rivestimento in PFA è causato da un'espansione termica non corrispondente tra il rivestimento e il substrato metallico sotto un brusco cambiamento di temperatura, che porta a un eccessivo stress di taglio interfacciale e al distacco dell'interfaccia. Le principali strategie di prevenzione sono la standardizzazione delle specifiche operative del cambiamento graduale della temperatura, il miglioramento dell'adesione interfacciale del rivestimento dalla fonte di produzione, l'ottimizzazione della struttura del rivestimento per ammortizzare lo stress ed evitare l'impatto di differenze di temperatura estreme. La gestione a ciclo chiuso-del processo di produzione e del funzionamento-in loco può prevenire efficacemente il cedimento del rivestimento provocato dallo shock termico.
