Il guasto di perforazione per guasto elettrostatico si verifica quando un liquido, una polvere o un mezzo particellare che scorre ad alta velocità- sfrega contro la parete interna del rivestimento isolante in PFA durante il funzionamento della tubazione. Una grande quantità di carica statica si accumula continuamente sulla superficie del rivestimento in fluoroplastica e non può essere rilasciata in tempo. Quando il potenziale elettrostatico raggiunge la soglia di rottura dielettrica del PFA, la scarica istantanea dell'arco perfora il rivestimento formando minuscoli fori di spillo. Il mezzo di processo filtra attraverso i microfori per erodere il tubo di base in acciaio e l'accumulo e lo scarico ripetuti della carica espanderanno l'area danneggiata, causando infine perdite evidenti e ablazione locale del rivestimento. Questo guasto appartiene al danno all'isolamento dielettrico causato dall'accumulo di elettricità statica, riscontrato soprattutto nelle tubazioni che trasportano solventi organici, liquidi infiammabili e materiali solidi in polvere secca.
1. Meccanismo di generazione statica e di rottura dielettrica
Il PFA è un eccellente isolante elettrico con conduttività estremamente bassa. Quando il fluido scorre ad alta velocità all'interno della tubazione, l'attrito tra il mezzo e la superficie del rivestimento porta alla separazione della carica: un lato trasporta elettricità statica positiva e l'altro lato trasporta elettricità statica negativa. Poiché il rivestimento non può condurre elettricità per trasferire le cariche al tubo metallico esterno messo a terra, il potenziale elettrostatico continua ad aumentare sullo strato di rivestimento interno. Una volta che la differenza di tensione supera la rigidità dielettrica del materiale PFA, le scintille elettriche perforano istantaneamente il rivestimento per formare fori stenopeici penetranti. L'elevata temperatura generata dall'arco elettrico brucerà il materiale fluoroplastico circostante, allargando il canale di perdita. A differenza della foratura meccanica causata da corpi estranei duri, questo danno è formato dalla rottura del campo elettrico piuttosto che dalla forza di impatto fisico.
2. Posizioni tipiche soggette a danni da guasto statico
Sezioni di tubo diritte con velocità di flusso massima dove l'attrito e l'accumulo di carica sono più gravi;
Posizioni a gomito e a T con cambio di direzione del flusso, turbolenza intensificata e carica di attrito violento;
Punti più alti della conduttura in cui il flusso bifase di gas-liquido- aggrava l'effetto di induzione statica;
Segmenti di tubo riduttori con improvvisa accelerazione del flusso e forte aumento della velocità di generazione elettrostatica;
Condotte a lunga distanza-rivestite completamente isolate senza alcuna struttura di eliminazione statica lungo l'intero percorso.
3. Fattori che inducono il nucleo che accelerano il guasto elettrostatico
Rivestimento in puro PFA isolante senza modifica anti-statica e struttura di scarica conduttiva incorporata-;
Velocità del flusso medio eccessivamente elevata, che supera di gran lunga il limite di progettazione anti-statico delle tubazioni rivestite;
Il mezzo contiene una grande percentuale di fase gassosa o particelle solide, migliorando notevolmente l'efficienza della triboelettrificazione;
Il tubo esterno in acciaio non è collegato a terra in modo affidabile, eliminando il percorso per un potenziale scarico della pressione;
Nessun eliminatore statico o componente di collegamento a terra installato sul sistema di tubazioni.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Adotta un rivestimento in PFA conduttivo modificato anti-statico per condizioni di lavoro infiammabili e ad alto flusso-
Aggiungere riempitivi conduttivi per realizzare conduzione e perdite di carica.
② Limitare rigorosamente la portata media entro l'intervallo di sicurezza antistatico specificato
Ridurre radicalmente la fonte di generazione della carica triboelettrica.
③ Assicurarsi che il tubo con base metallica e tutti i raccordi siano collegati in modo affidabile alla rete di messa a terra equipotenziale
Fornire un circuito di scarica stabile per l'elettricità statica accumulata.
④ Sulle tubazioni lunghe installare periodicamente dispositivi di eliminazione dell'elettricità statica e ponti equipotenziali
Prevenire la concentrazione eccessiva del potenziale locale sulle sezioni di tubo segmentate.
⑤ Testare regolarmente la resistenza di terra e il potenziale elettrostatico della superficie del rivestimento delle principali tubazioni di processo
Correggere tempestivamente i rischi di guasti anomali alla messa a terra.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità di progettazione e messa a terra | Rischio di guasto statico | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Rivestimento isolante puro + velocità di flusso ultra-elevata + tubazione senza messa a terra | La perforazione del foro stenopeico e persino il rischio di accensione si verificano durante il funzionamento a breve-termine | Sostituisci con un rivestimento anti-statico e completa la trasformazione della messa a terra della tubazione |
| Rivestimento conduttivo modificato + limitazione della portata + messa a terra affidabile integrale | Evita efficacemente l'accumulo elettrostatico e la rottura dielettrica | Specifiche di progettazione standard anti-esplosione per tubazioni rivestite in PFA per mezzi infiammabili |
| Apparecchiature distribuite per l'eliminazione dell'elettricità statica + monitoraggio-elettrostatico in tempo reale + ispezione periodica della resistenza | Pericolo di guasto elettrico estremamente basso e pericolo nascosto di incendio | Schema preferito per tubazioni di riscaldamento e trasporto di solventi infiammabili del settore petrolchimico |
Conclusione
Il guasto da scarica elettrostatica del rivestimento in PFA è causato dall'accumulo di carica di triboelettrificazione sul rivestimento isolante che non può essere rilasciata, con conseguente rottura del campo elettrico e perforazione dell'arco dello strato anti-corrosione. Le principali strategie di prevenzione includono la selezione di materiali di rivestimento conduttivi anti-statici, il controllo della velocità del flusso per ridurre la generazione di elettricità statica, il perfezionamento della messa a terra e della connessione equipotenziale delle tubazioni e la configurazione di strutture ausiliarie per l'eliminazione dell'elettricità statica. La gestione dell'intero-processo di personalizzazione dei materiali, la restrizione dei parametri di processo e l'ispezione della sicurezza elettrica possono prevenire perdite da forature del rivestimento e incidenti dovuti a esplosioni infiammabili innescate dall'elettricità statica nei tubi riscaldanti rivestiti in PFA.
