夏の湿気の多い時期に熱交換器の故障が急増するのはなぜですか? PTFE 熱交換器は大気腐食にどのように耐えられるのでしょうか?

夏の失敗の急増

湿潤な気候における電気めっき施設のメンテナンス記録には一貫したパターンが示されており、金属熱交換器の故障は 7 月から 9 月に集中しています。乾燥した冬の時期に確実に動作する同じコイルでも、一年で最も暑く湿気の多い時期には、ピンホール漏れ、継手での蒸気漏れ、予期せぬ圧力境界の故障が発生します。

プロセス条件は変更されていません。バス温度、蒸気圧力、薬品濃度は冬季運転と同じです。変わったのは外部環境です。気温 35 度、相対湿度 85% の夏の空気には、1 立方メートルあたり 30 グラム以上の水分が含まれています。この空気が熱交換器の-浸されていない冷たい部分-、蒸気配管、凝縮水戻りライン、支持ブラケット-と接触すると、水分が凝縮します。その結果、金属表面に水の薄い膜が形成され、空気中の汚染物質や昼夜の温度変動による周期的な湿潤-乾燥パターン-が組み合わされて、大気中の孔食にとって理想的な条件が生み出されます。

この外部腐食メカニズムは、材料の選択によって通常対処されるプロセス側の腐食とは独立して機能します。{0}}めっき浴中では完全に耐食性があるチタン コイルでも、めっき浴表面上の湿った空気中では外部の孔食が発生して破損する可能性があります。-

夏の結露のメカニズム

熱交換器の非浸漬セクションは、毎日のサイクルの特定の部分において、周囲の夏の大気の露点よりも低い温度で動作します。-夜間の運転停止中に蒸気が止まると、金属の温度は周囲の空気と等しくなります。朝日は金属よりも早く空気を温めるため、金属は結露表面になります。露が発生します。

この露は純粋な水ではありません。めっき工場の雰囲気に存在する浮遊化学物質を吸収します。-開放されたタンク表面からの酸性ミスト、水処理化学薬品からの塩化物、不十分な換気からの硫黄化合物を吸収します。薄い凝縮液膜は、希薄ではあるが攻撃的な電解質になります。

日中、蒸気が発生すると、金属表面が加熱され、凝縮水が蒸発します。溶解した化学物質は蒸発しません。それらは濃縮された固体残留物として表面に残ります。次の凝縮サイクルではそれらが再溶解され、濃縮された電解質膜が形成されます。-この毎日のサイクルの数週間にわたって、湿式-乾式-濃縮物サイクルにより、同じ公称化学物質に継続的に浸漬するよりもはるかに激しい孔食条件が発生します。

表 1: 熱交換器の材質別の季節的な外部腐食の深刻度 (湿潤な亜熱帯気候、夏季平均 80% RH)

PTFE: 湿度に反応しない

PTFE は、いかなる湿度レベルでも大気中に暴露されても腐食しません。炭素-フッ素結合は、水、酸素、および凝縮した湿気に含まれる希薄な化学物質に対して不浸透性です。湿式-乾式サイクルでは破壊される不動態皮膜はありません。優先的に攻撃される粒界はありません。電気化学的活動はまったくありません。

18 ～ 20 mN/m の表面エネルギーにより、PTFE は疎水性になります。表面を濡らすのではなく、水玉を作ります。金属の大気腐食を引き起こす薄い連続した電解質膜は、PTFE 上には形成できません。結露は孤立した液滴として形成され、連続した導電経路を残さずに転がり落ちるか蒸発します。

この耐性は、適切なフッ素ポリマー材料で製造されている場合、PTFE 熱交換器のチューブ、ヘッダー、サポート プレート、外部配管接続のすべてのコンポーネントに適用されます。{0}機器の信頼性に季節変動はありません。

運用上の影響

夏期障害の急増がなくなることで、生産計画とメンテナンスの予算編成が改善されます。金属製の熱交換器を備えた施設では、メンテナンス部門は季節的な故障パターンを予測し、夏のピーク時の稼働中の故障による生産への影響を避けるために、まだ耐用年数が数か月ある可能性のあるコイルを交換する予防交換を春の終わりに計画します。-

PTFE 交換器により、この予防交換サイクルが不要になります。 1 月に確実に動作するコイルは、8 月にも同様に動作します。季節的なリスク予測ではなく、実際の機器の状態に基づいてメンテナンスリソースを割り当てることができます。不必要な予防交換のコストが削減されます。

まとめ

金属製熱交換器の故障は、湿気の多い夏の時期に急増します。これは、非浸漬表面での汚染水分の周期的な凝縮と蒸発によって引き起こされる外部大気中の孔食が原因です。- PTFE 熱交換器は、固有の疎水性と電気化学的腐食プロセスがないため、このメカニズムに完全に抵抗します。

その結果、季節に依存しない機器の信頼性、季節リスクに基づく予防交換の排除、年間を通じて安定したメンテナンス計画が実現します。{0} PTFE の大気腐食耐性により、プロセス側の互換性だけで予測できる以上に機器の耐用年数が延長されます。{2}}

湿潤または腐食性雰囲気の設置における PTFE 熱交換器仕様のエンジニアリング分析は、施設の場所の気候データ、現在の季節的な故障パターン、既存の機器の材質と使用年数を提出すると利用できます。