En ingeniør i kemisk anlæg gennemgik en liste over procesbade og stillede et ligetil spørgsmål: hvilke af disse kan bruge en PTFE-dyppevarmer, og hvilke kan ikke? Listen omfattede svovlsyre, saltsyre, salpetersyre, flussyre, natriumhydroxid, chromsyre, opløsningsmidler og nogle få specialformuleringer. Svaret var ikke et enkelt ja eller nej for hver enkelt. PTFE er resistent over for de fleste af disse kemier under de fleste forhold. Men der er specifikke miljøer, hvor PTFE er det forkerte valg, og brugen af det fører til for tidlig fejl.
PTFE beskrives ofte som universelt kemisk resistent. Den beskrivelse er nøjagtig for langt de fleste industrielle kemier. Men det er ikke absolut. Der er tre kategorier af miljøer, hvor PTFE-dyppevarmere ikke bør anvendes: smeltede alkalimetaller, elementært fluor og visse høje-temperaturkombinationer af kaustiske og oxiderende midler.
Smeltede alkalimetaller
Smeltet natrium, kalium og lithium reagerer voldsomt med PTFE. Reaktionen defluorerer polymeren, frigiver varme og skaber en farlig tilstand. Dette er ikke en gradvis nedbrydning-det er en hurtig, eksoterm reaktion, der kan ødelægge varmeren på få sekunder.
Smeltede alkalimetaller er ikke almindelige i plettering eller kemisk forarbejdning, men de bruges i nogle specielle applikationer, herunder visse nukleare og metallurgiske processer. PTFE elpatron er ikke egnet til disse miljøer.
Elementært fluor og stærke fluorerende midler
Elementært fluor angriber PTFE ved forhøjede temperaturer. Ved stuetemperatur er reaktionen langsom. Over 100 grader kan fluor defluorere polymeren, skabe en reaktiv overflade og nedbryde kappen. Klortrifluorid og andre stærke fluoreringsmidler har lignende virkninger.
Fluor og fluoreringsmidler bruges i nogle halvleder- og specialkemiske processer. I disse miljøer er PTFE ikke det rigtige valg. Nikkel eller Monel el-patron bruges ofte i stedet.
| Miljø | Temperatur | Angrebsmekanisme | PTFE Egnethed | Alternativt materiale |
|---|---|---|---|---|
| Smeltet natrium | >100 grader | Voldsom defluorering | Ikke egnet | Rustfrit stål, nikkel |
| Smeltet kalium | >100 grader | Voldsom defluorering | Ikke egnet | Rustfrit stål, nikkel |
| Elementært fluor | >100 grader | Defluorering | Ikke egnet | Nikkel, Monel |
| Klortrifluorid | >50 grader | Defluorering | Ikke egnet | Nikkel, Monel |
| Varm koncentreret kaustisk | >95 grader | Overfladedefluorering | Marginal – ikke egnet | Titanium, 316L |
| Varm koncentreret salpetersyre | >100 grader | Oxidation | Marginal | Siliciumcarbid, titanium |
Miljøer, hvor PTFE elpatron ikke er egnet
Varmt koncentreret kaustisk ved ekstreme temperaturer
PTFE modstår kaustiske opløsninger ved moderate temperaturer. Ved 60–70 grader og koncentrationer under 20 % er angrebet ubetydeligt. Ved 95 grader og 25 % koncentration bliver defluoreringshastigheden signifikant. Polymeroverfladen nedbrydes, og kappen svigter inden for måneder.
Dette er ikke et absolut forbud-PTFE kan bruges i varm kaustisk service, hvis temperaturen og koncentrationen holdes inden for grænserne, eller hvis watt-densiteten reduceres for at holde kappetemperaturen lav. Men i den yderste ende af det kaustiske spektrum er PTFE ikke det rigtige valg.
Varme koncentrerede oxiderende syrer
PTFE er modstandsdygtig over for salpetersyre og chromsyre ved moderate temperaturer. Ved høje koncentrationer og temperaturer over 90-100 grader accelererer oxidationshastigheden. Polymeroverfladen nedbrydes, og kappen bliver skør.
I disse miljøer kan siliciumcarbid eller kvarts være mere egnet. Kvarts modstår salpeter- og chromsyrer, men ikke alkaliske forhold. Siliciumcarbid modstår begge dele, men er dyrere.
Opløsningsmidler ved høj temperatur
PTFE modstår de fleste opløsningsmidler ved stuetemperatur. Ved forhøjede temperaturer trænger opløsningsmidler med høj affinitet til polymeren hurtigere igennem. Klorerede og aromatiske opløsningsmidler ved 60-70 grader kan trænge ind i hylsteret på uger eller måneder.
PTFE er ikke det rigtige valg til høj-opløsningsmiddelservice. Kvarts eller rustfrit stål er mere velegnede afhængigt af opløsningsmidlet og temperaturen.
Når PTFE er marginalt, ikke forbudt
Mange miljøer er ikke direkte forbud, men marginale forhold, hvor PTFEs levetid er forkortet. Varmt koncentrerede kaustiske, oxiderende-højtemperatursyrer og aggressive opløsningsmidler falder ind under denne kategori. I disse miljøer kan PTFE bruges med omhyggelig specifikation-lavere watt-densitet, tykkere kappe og hyppig overvågning-men levetiden vil være kortere end under mildere forhold.
| Miljø | Tilstand | PTFE Egnethed | Noter |
|---|---|---|---|
| Natriumhydroxid, 25% | 95 grader | Ikke anbefalet | Brug titanium eller 316L |
| Natriumhydroxid, 15% | 80 grader | Marginal | Reducer watt-tætheden |
| Salpetersyre, 50% | 90 grader | Marginal | Reducer watt-tætheden |
| Kromsyre, 20% | 80 grader | Marginal | Overvåg isolationsmodstand |
| Kloreret opløsningsmiddel | 60 grader | Ikke anbefalet | Brug kvarts |
| Aromatisk opløsningsmiddel | 70 grader | Ikke anbefalet | Brug kvarts eller rustfrit stål |
Marginale og forbudte miljøer for PTFE elpatron
Når standardmaterialer ikke kan opfylde applikationen
Nogle kemiske miljøer er uforenelige med PTFE og også inkompatible med de almindelige alternativer. Et bad, der veksler mellem syre og basisk, eller som indeholder både oxiderende og reducerende stoffer, har måske ikke et eneste bedste materiale. I disse tilfælde kan det være nødvendigt med en tilpasset tilgang-en anden polymer, en specialiseret legering eller en hybridkonstruktion.
En brugerdefineret PTFE-dyppevarmerkonfiguration med lavere watt-densitet, tykkere hylstre og forbedret flowadgang udvider PTFE's rækkevidde til marginale miljøer. Specifikationsprocessen kræver badets kemi, koncentration, temperatur og fejlhistorik for tidligere varmeapparater. For faciliteter med flere procesbade identificerer denne applikations-specifikke tilgang, hvilke bade der kan bruge PTFE, og hvilke der kræver et alternativ.
