La rottura da fessurazione fragile per invecchiamento ossidativo termico si riferisce al servizio a lungo-termine del rivestimento in PFA in condizioni continue di alta temperatura e atmosfera di processo-contenente ossigeno. La catena molecolare del polimero subisce una degradazione ossidativa e una scissione della catena, facendo sì che il fluoroplastico perda la tenacità originale e diventi gradualmente rigido e fragile. Sotto l'alternanza di temperature, pressioni medie e piccole vibrazioni, sulla superficie del rivestimento compaiono crepe irregolari che si estendono verso l'interno fino alla completa rottura. Il mezzo corrosivo permea l'interstizio della fessura per separare il rivestimento dal substrato di acciaio, provocando infine la perdita della frammentazione del rivestimento e perdite di penetrazione nel tubo di base. Questo danno è dovuto al deterioramento irreversibile dovuto all'invecchiamento chimico del fluoropolimero stesso, che si manifesta principalmente nelle tubazioni con funzionamento continuo a lungo-termine elevato-a temperatura.
1. Meccanismo di invecchiamento ossidativo e fragilità
Il PFA esposto a lungo termine-a un ambiente aerobico ad alta-temperatura attiverà la reazione di ossidazione dei radicali liberi sulle strutture molecolari. Le molecole di ossigeno attaccano i legami carbonio-carbonio nella catena polimerica, rompendo le lunghe catene molecolari in brevi frammenti, generando al contempo gruppi polari ossidati. La forza di entanglement inter{5}}molecolare originale diminuisce drasticamente, l'allungamento del materiale e la resistenza agli urti diminuiscono ovviamente e il rivestimento si trasforma da uno stato flessibile e tenace a uno stato duro e fragile. Le microfessure germinano nelle aree-concentrate di stress del rivestimento fragile sotto carico ciclico di espansione e contrazione termica. Le crepe si espandono rapidamente lungo la direzione della frattura molecolare senza evidente deformazione plastica. Diversamente dalla deformazione dell'estrusione termica causata dalla mancata corrispondenza del coefficiente di espansione, questo guasto deriva dal danno chimico alla struttura molecolare piuttosto che dalla pura deformazione dimensionale fisica.
2. Posizioni tipiche soggette a fessurazioni da invecchiamento termico
Sezioni di riscaldamento diretto più vicine alla fonte di calore con la temperatura stabile a lungo termine-più alta;
Punti più alti della pipeline in cui si accumula il mezzo della fase gassosa e la concentrazione di ossigeno è elevata;
Gomiti e parti piegate che sopportano sollecitazioni di flessione alternate durante le fluttuazioni di temperatura;
Aree di rivestimento sottili con scorte di materiale ridotte e tasso di degrado per invecchiamento più rapido;
Nelle sezioni della tubazione si alternano frequentemente temperature ultra-alte e spegnimento a temperatura ambiente.
3. Fattori chiave che inducono l'accelerazione del fallimento dell'invecchiamento
Funzionamento a lungo-termine che supera il limite superiore della temperatura di servizio continua ammissibile PFA;
Elevato contenuto di ossigeno nel mezzo misto gas-liquido che fornisce continuamente fonti di reazione di ossidazione;
Aggiunta di sostanze fortemente ossidanti nel mezzo di processo per accelerare la rottura della catena molecolare;
Formula irragionevole di materia prima di rivestimento con contenuto insufficiente di stabilizzante antiossidante-;
Produzione ininterrotta a lungo termine-senza pause di arresto, mancanza di intervalli per rallentare la reazione di invecchiamento.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Blocca rigorosamente il limite superiore della temperatura operativa a lungo termine-
Evitare che la temperatura eccessiva superi l'intervallo di temperatura nominale del rivestimento in PFA.
② Ottimizzare la composizione del mezzo di processo per ridurre i componenti fortemente ossidanti in eccesso
Tagliare la forza motrice chimica della degradazione ossidativa dal lato del mezzo.
③ Seleziona la resina PFA con formula modificata anti-età durante la personalizzazione del rivestimento
Aggiungere stabilizzanti termici per rallentare la frattura dovuta all'ossidazione della catena molecolare.
④ Organizzare periodi regolari di spegnimento intermittente e di manutenzione del raffreddamento
Ridurre i danni cumulativi dovuti all’invecchiamento termico attraverso la riduzione periodica della temperatura.
⑤ Eseguire regolari osservazioni endoscopiche e test di campionamento della flessibilità sulle sezioni chiave dei tubi- soggette a invecchiamento
Sostituire le tubazioni di rivestimento gravemente fragili prima che si formino crepe.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità operativa e materiale | Rischio di crepe da invecchiamento termico | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Sovratemperatura a lungo-termine + mezzo altamente ossidante + nessuna manutenzione periodica | La rottura fragile e la frammentazione del rivestimento si verificano all'interno del ciclo di servizio fisso | Sostituirlo con-rivestimento in fluoroplastica modificata resistente alle alte temperature |
| Temperatura rigorosamente controllata + grado di ossidazione medio limitato + manutenzione regolare per le interruzioni | Ritarda efficacemente l'invecchiamento molecolare e il processo di fragilità | Specifiche di funzionamento standard per tubazioni di riscaldamento rivestite in PFA ad alta-temperatura |
| Rivestimento modificato anti-ossidazione + blocco della temperatura-in tempo reale + ispezione annuale delle prestazioni del rivestimento | Problema nascosto di cracking con invecchiamento estremamente basso | Schema preferito per apparecchiature di riscaldamento anticorrosione ad alta-temperatura-a produzione continua |
Conclusione
La rottura fragile delle crepe dovuta all'invecchiamento ossidativo termico del rivestimento in PFA è causata dall'erosione da ossigeno ad alta temperatura- che rompe le catene molecolari dei polimeri, portando all'infragilimento irreversibile del materiale di rivestimento e alla propagazione delle crepe indotta dallo stress-. Le principali misure di prevenzione includono il controllo rigido della temperatura di servizio, la riduzione dei componenti ossidanti nel mezzo di trasporto, l'adozione di materiali di rivestimento modificati anti-invecchiamento e l'organizzazione di interventi di manutenzione periodica e di ispezione delle prestazioni. Il controllo dell'intero-processo di selezione dei materiali, gestione dei parametri di processo e manutenzione delle apparecchiature può eliminare gli incidenti dovuti a perdite causate dalla frammentazione dovuta all'invecchiamento dei tubi di riscaldamento del rivestimento in PFA.
