Et metalværksted tog en PTFE-elvarmer fra en alkalisk rensetank efter fem måneders service. Skedeoverfladen var dækket med en hård, glasagtig film, der modstod fjernelse med fortyndet syre. Vedligeholdelsesteamet måtte bruge en mejsel for at bryde filmen væk, som udhulede PTFE flere steder. Filmen var ikke almindelig calciumcarbonatskala. Det var et silikatglas, der var smeltet sammen på varmelegemets overflade.
Silikatglasfilm er blandt de mest ihærdige aflejringer, der findes på PTFE-dyppevarmere. De dannes i alkaliske rensebade, der indeholder natriumsilikat, et almindeligt tilsætningsstof, der bruges til buffering, korrosionshæmning og jordsuspension. Silikatet polymeriserer på varme overflader for at danne et glas-lignende lag, der binder sig kemisk til PTFE.
Hvorfor dannes silikatfilm på varme overflader
Natriumsilikat er en blanding af natriumoxid og siliciumdioxid. I opløsning eksisterer det som silikationer. Når opløsningen kommer i kontakt med en varm overflade, polymeriserer silikatet-silikationerne bindes sammen for at danne lange kæder og netværk. Polymerisationen drives af temperatur og af fordampning af vand ved den varme overflade.
Det polymeriserede silikat danner en film, der er hård, kemisk resistent og tæt bundet til overfladen. Filmen vokser efterhånden som flere silikataflejringer. Det bliver tykkere og mere glas-med tiden. I modsætning til karbonatskala, som klæber ved mekanisk sammenlåsning, binder silikatfilm sig kemisk til PTFE-overfladen.
| Silikatkoncentration | Badetemperatur | Skede overfladetemperatur | Filmdannelseshastighed | Tid til 1 mm film |
|---|---|---|---|---|
| 1–2% | 60 grader | 75 grader | Lav | 6-12 måneder |
| 2–4% | 70 grader | 85 grader | Moderat | 3-6 måneder |
| 4–6% | 75 grader | 95 grader | Høj | 6-12 uger |
| >6% | 80 grader | 105 grader + | Meget høj | 3-6 uger |
Silikatfilmdannelseshastigheder som funktion af koncentration og kappetemperatur
Hvorfor silikatfilm er mere skadelig end karbonatskala
Karbonatskala er forholdsvis blød og porøs. Den hæfter ved mekanisk sammenlåsning og svage van der Waals-kræfter. Fortyndet syre opløser det, og PTFE-overfladen nedenunder er normalt intakt.
Silikatfilm er forskellige. De er hårde, tætte og kemisk bundet til PTFE. Silikatnetværket danner kovalente bindinger med polymeroverfladen. Filmen opløses ikke i syre. Det kræver alkalisk rengøring eller mekanisk fjernelse.
Mekanisk fjernelse-afskrabning, mejsling eller slibende sprængning-beskadiger PTFE og skaber nukleationssteder til fremtidig filmdannelse. De beskadigede områder er mere modtagelige for silikatbinding end den originale glatte overflade.
Overfladetemperaturens rolle
Silikatpolymerisationshastigheden stiger med temperaturen. Hver stigning på 10 grader fordobler omtrent hastigheden. Et varmelegeme, der arbejder ved 95 graders overfladetemperatur, danner silikatfilm dobbelt så hurtigt som et ved 85 grader.
Overfladetemperaturen afhænger af watt-densiteten og strømningsforholdene. En varmelegeme, der arbejder ved 1,4 W/cm² i et moderat omrørt bad, kan have en overfladetemperatur på 15-20 grader over bulk. Et varmelegeme på 0,9 W/cm² kan have en overfladetemperatur på kun 10-12 grader over bulk. Den lavere watt-densitet reducerer overfladetemperaturen og forsinker filmdannelsen.
Forebyggelse af silikatfilmdannelse
Den mest effektive forebyggelse er at reducere kappens overfladetemperatur. En lavere watt-densitet holder overfladen køligere og sænker polymerisationshastigheden. Et varmelegeme, der arbejder ved 0,9 W/cm², kan tage dobbelt så lang tid at danne en 1 mm film som et ved 1,4 W/cm².
En poleret overflade reducerer vedhæftningsstyrken af silikatfilmen. En glat overflade giver færre nukleationssteder og mindre mekanisk sammenlåsning. Polerede overflader forlænger rengøringsintervallet med 30-50 % sammenlignet med standardoverflader.
Regelmæssig rengøring fjerner filmen, før den bliver tyk og sej. En tynd film er lettere at fjerne end en tyk. Rengøringsintervallet bør være baseret på inspektionsresultater, ikke en fast kalender.
| Forebyggende foranstaltning | Effekt på filmdannelse | Implementering |
|---|---|---|
| Lavere watt-tæthed, 0,9 W/cm² | Langsommere polymerisation | Varmeapparat design |
| Poleret overflade | Reduceret vedhæftning | Varmer finish |
| Regelmæssig rengøring | Forhindrer tyk film | Vedligeholdelsesplan |
| Reduceret silikatkoncentration | Lavere aflejringshastighed | Kontrol af badkemi |
Forebyggende foranstaltninger for silikatfilmdannelse i alkaliske rengøringsmidler
Rengøring af silikatfilm uden at beskadige varmeren
Silikatfilm opløses ikke i syre. De kræver alkalisk rengøring eller mekanisk fjernelse.
En alkalisk rengøringsopløsning -typisk 5-10 % natriumhydroxid ved 50-60 grader -kan blødgøre silikatfilmen og lade den børstes væk. Renseopløsningen skal cirkuleres eller omrøres for at bevare kontakten med filmen. Varmeren bør inspiceres efter rengøring for at bekræfte, at filmen er blevet fjernet.
Mekanisk fjernelse bør være en sidste udvej. Hvis mekanisk fjernelse er nødvendig, skal du bruge en plastikskraber eller en blød børste. Brug ikke stålbørster, metalskrabere eller slibende puder, som vil beskadige PTFE.
Når silikatfilm indikerer et specifikationsproblem
Et varmelegeme, der udvikler tykke silikatfilm på trods af regelmæssig rengøring, indikerer, at varmelegemet arbejder med en watt-densitet, der er for høj til badets kemi. En brugerdefineret PTFE-dyppevarmerkonfiguration med lavere watt-densitet, en poleret overflade og et større overfladeareal løser årsagen til silikataflejring. Specifikationsprocessen kræver badkemien, silikatkoncentrationen, driftstemperaturen og den nødvendige watt. Til faciliteter med silikat-indeholdende alkaliske rengøringsmidler reducerer denne applikations-specifikke tilgang filmdannelse og forlænger varmeapparatets levetid.
