En vedligeholdelsesleder trak en 4 kW PTFE-elvarmer fra en forniklingsbeholder efter en jordfejlsudløsning. PTFE-kappen havde delamineret-en 50 mm × 30 mm sektion af polymer, der var løftet væk fra metalkappen nær flangen. Det blottede metal viste let overfladekorrosion. Den tilsynsførende spurgte, om varmelegemet kunne repareres ved at-ombelægge eller lappe det delaminerede område. Svaret var nej. En PTFE-elvarmer med kappedelaminering kan ikke gendannes til sikker drift.
Delaminering er en adskillelse af PTFE-kappen fra metalsubstratet. Det er et strukturelt svigt af bindingen mellem polymeren og metallet. Når først båndet er brudt, kan det ikke genoprettes i marken.
Hvorfor delaminering opstår
Delaminering er forårsaget af tab af adhæsion mellem PTFE og metalkappen. Vedhæftningen kan gå tabt gennem flere mekanismer.
Kemisk angreb på bindingslinjen er den mest almindelige årsag. Procesvæske gennemtrænger PTFE og når grænsefladen mellem polymeren og metallet. Væsken reagerer med metallet eller med bindemidlet, hvilket svækker bindingen. Korrosionsprodukter dannes ved grænsefladen og optager mere volumen end det originale metal, og skubber PTFE væk fra substratet.
Termisk stress er en anden årsag. PTFE og metallet har forskellige varmeudvidelseskoefficienter. Når varmelegemet cykler termisk, udvider PTFE og metallet sig og trækker sig sammen med forskellige hastigheder. Differentialbevægelsen påfører forskydningsspænding ved bindingslinjen. Over tusindvis af cyklusser bliver bindingen træt og svigter.
Mekanisk beskadigelse kan også initiere delaminering. Et hul eller et stød, der trænger ind i PTFE, skaber en vej for væske til at nå bindingslinjen. Væsken spredes langs grænsefladen og løfter PTFE'en.
| Årsag til delaminering | Mekanisme | Tid til synlig delaminering | Berørt område |
|---|---|---|---|
| Kemisk angreb ved bindingslinien | Permeation og reaktion | 6-24 måneder | Starter ved defekter |
| Termisk stress | Differentiel udvidelse | 12-36 måneder | Kanter og stresspunkter |
| Mekanisk skade | Skedebrud | Dage-uger | Lokaliseret |
| Produktionsfejl | Dårligt bånd | Uger-måneder | Specifikke områder |
Delamineringsårsager og deres egenskaber
Hvorfor delaminering ikke kan repareres i marken
Bindingen mellem PTFE og metallet skabes i et kontrolleret fabriksmiljø. Metaloverfladen er klargjort ved sandblæsning, ætsning eller grunding. PTFE'en påføres under varme og tryk, eller den er kemisk bundet med et højtydende klæbemiddel. Forbindelsen er kontinuerlig og ensartet.
En feltreparation kan ikke replikere denne binding. At lappe det delaminerede område med en polymerforbindelse skaber en sekundær binding, der er svagere end originalen. Plastret har forskellige termiske ekspansionsegenskaber, hvilket skaber nye spændingskoncentrationer. Væske, der allerede er kommet ind i det delaminerede område, forbliver fanget og fortsætter med at korrodere metallet nedenunder.
Hvorfor et delamineret varmelegeme ikke kan returneres sikkert til service
Det delaminerede område er en vej for procesvæske til at nå metalkappen. Væsken korroderer metallet, og korrosionsprodukterne skubber PTFE længere væk fra underlaget. Delamineringen breder sig.
Det blottede metal skaber også en vej for strøm til at lække til jorden. Isolationsmodstanden falder, og jordfejlsudkoblinger bliver hyppigere. Til sidst svigter varmeren.
I aggressive kemier korroderer det blotlagte metal hurtigt. Et varmelegeme med en lille delaminering kan svigte inden for få uger, hvis kemien er aggressiv, og metallet ikke er korrosionsbestandigt-.
Evaluering af, om varmeren er værd at udskifte under garantien
Delaminering, der dannes inden for garantiperioden-typisk 12 måneder-kan være dækket, hvis fejlen skyldes en fabrikationsfejl. Delaminering forårsaget af driftsforhold uden for de specificerede grænser-for høj kappetemperatur, aggressiv kemi eller mekanisk skade-er normalt ikke dækket.
Evalueringen kræver dokumentation af driftsbetingelserne: badkemi, temperatur, nedsænkningsdybde, flowforhold og driftscyklus. Hvis varmelegemet blev brugt inden for specifikationen, og delamineringen blev dannet for tidligt, er et garantikrav berettiget. Hvis driftsbetingelserne oversteg specifikationen, bør udskiftningen specificeres med mere passende parametre.
Forebyggelse af delaminering i udskiftningen
Udskiftningsvarmeren skal løse årsagen til delamineringen. Hvis kemisk angreb på bindingslinjen var problemet, reducerer en tykkere kappe eller en mere kemisk resistent polymer permeationshastigheden. Hvis termisk spænding var problemet, reducerer en lavere watt-densitet kappetemperaturen og differentialudvidelsen. Hvis mekanisk skade var problemet, reducerer en tykkere kappe eller en beskyttelsesskærm risikoen.
En tilpasset PTFE el-patronkonfiguration med en tyk kappe, en lav watt-tæthed og en afrundet kant adresserer flere grundlæggende årsager samtidigt. Specifikationsprocessen kræver badets kemi, driftstemperatur, tankdimensioner, niveauudsving og fejlhistorik for tidligere varmeapparater.
Når genbrug aldrig er en mulighed
PTFE elpatron med delamineret kappe kan ikke genbruges. Bindingen kan ikke genoprettes, korrosionen kan ikke vendes, og sikkerhedsrisikoen kan ikke elimineres. Et delamineret varmelegeme skal tages ud af drift, mærkes som fejlet og erstattes med en enhed, der er specificeret til de faktiske driftsforhold.
Udskiftningsomkostningerne er små sammenlignet med omkostningerne ved en jordfejl, der fjerner en produktionslinje, eller sikkerhedsrisikoen for, at elektrolyt når en strømførende terminal. Beslutningen er ligetil: udskift, lad være med at reparere.
