Et pletteringsværksted trak en PTFE elpatron fra en zinkbelægningsbeholder efter ni måneders drift. Varmeren viste en vandret revne, der løb langs væskelinjen-grænsen mellem de nedsænkede og udsatte sektioner. Revnen var trængt ind i PTFE'en og blotlagt metalkappen. Tanken var udstyret med en svømmerkontakt, der styrede væskeniveauet, men kontakten havde et dødbånd på cirka 40 mm, og niveauet cyklede op og ned over toppen af varmeren.
Svømmerafbrydere er almindelige niveaukontrolanordninger i pletterings- og kemikaliebearbejdningstanke. De er enkle, pålidelige og billige. Men de har et dødt bånd-et interval mellem kontakt-tændt og-slukket-, der tillader væskeniveauet at svinge. Hvis varmelegemet er placeret således, at væskeledningen falder inden for dødbåndet, kredser varmelegemet mellem nedsænket og udsat tilstand, og PTFE revner langs væskeledningen.
Hvorfor væskelinjen er en stresskoncentrationszone
Væskeledningen er grænsen mellem de nedsænkede og udsatte dele af varmeren. Den nedsænkede del afkøles af procesvæsken. Den udsatte del afkøles med luft, hvilket er meget mindre effektivt. Temperaturforskellen mellem de to portioner kan være 50-100 grader.
Den nedsænkede del udvider sig mindre end den udsatte del. Differentialudvidelsen skaber forskydningsspænding ved væskeledningen. Spændingen koncentreres på PTFE-overfladen, hvor polymeren er bundet til metalkappen. Gentagen cykling forårsager træthedsbrud.
| Væskeniveau-cyklus | Temperaturforskel ved væskeledning | Stress Amplitude | Tid til at knække |
|---|---|---|---|
| <10 mm | 40-60 grader | Lav | >36 måneder |
| 10–25 mm | 50-80 grader | Moderat | 18-30 måneder |
| 25–40 mm | 60-100 grader | Høj | 8-16 måneder |
| 40–60 mm | 80-120 grader | Meget høj | 4-10 måneder |
| >60 mm | >120 grader | Alvorlig | 2-6 måneder |
Væskeniveaucyklus og dets effekt på PTFE-revnedannelse ved væskeledningen
Hvorfor flydekontakter skaber flydende linjecykling
En svømmerafbryder fungerer ved at åbne eller lukke et kredsløb, når væskeniveauet når et sætpunkt. Kontakten har et dødbånd-niveauet skal falde en vis mængde, før kontakten lukker påfyldningsventilen. Dødbåndet er typisk 20–50 mm, afhængigt af switchens design.
Hvis varmelegemet er placeret således, at væskeledningen falder inden for dødbåndet, skifter varmelegemet mellem nedsænket og udsat tilstand med hver påfyldningscyklus. Antallet af cyklusser afhænger af fordampnings- og udtrækshastigheden.- I en tank med høj fordampning kan niveauet cykle flere gange om dagen.
Hvorfor dannes revnen ved væskelinjen
Revnen dannes ved væskeledningen, fordi det er der, hvor spændingen er højest. PTFE ved væskeledningen udsættes for den fulde temperaturforskel mellem de våde og tørre sektioner. Forskydningsspændingen er koncentreret ved PTFE-metalgrænsefladen.
Revnen forplanter sig vandret langs væskelinjen. Det kan forblive en overfladerevne i flere måneder, eller det kan trænge ind i PTFE og blotlægge metallet. Når metallet er blotlagt, begynder korrosion, og varmelegemet svigter.
Forebyggelse af revner i væskeledningen
Den mest effektive forebyggelse er at placere varmeren, så væskeledningen er et godt stykke under svømmerafbryderens dødbånd. Toppen af den opvarmede sektion skal være mindst 75 mm under minimum væskeniveau. Dette sikrer, at varmelegemet forbliver helt nedsænket, selv når niveauet er på det lave punkt af dødbåndet.
En lås på lavt-niveau giver yderligere beskyttelse. Spærringen afbryder strømmen til varmelegemet, hvis niveauet falder under den sikre tærskel. Spærringen skal være uafhængig af svømmerafbryderen og skal kræve manuel nulstilling.
Et varmelegeme med en kortere opvarmet sektion, der holder sig et godt stykke under den normale væskelinje, giver en margin mod niveauudsving. Hvis tanken er dyb nok, vil placeringen af den opvarmede sektion i den nederste halvdel af tanken holde den nedsænket selv under betydelige niveaufald.
| Forebyggende foranstaltning | Effekt på væskeledningsrevner | Implementering |
|---|---|---|
| Lavere varmelegemeposition | Undgår dødt bånd | Varmemontering |
| Låge-niveau på lavt niveau | Afbryder strømmen på lavt niveau | Niveausensor og relæ |
| Kortere opvarmet sektion | Holder varmelegemet nedsænket | Varmeapparat design |
| Reduceret dødt bånd | Mindre niveau cykling | Opgradering af svømmerafbryder |
Forebyggende foranstaltninger mod revner i væskeledninger i tanke med svømmerafbrydere
Når væskeledningsrevner indikerer et designproblem
Et varmelegeme, der revner ved væskeledningen på trods af en lav monteringsposition og et lavt-niveau, indikerer, at svømmerafbryderens dødbånd er for stort til applikationen. En tilpasset PTFE-elvarmerkonfiguration med en kortere opvarmet sektion, en lavere monteringsposition og et lavt-niveau aflåsning afhjælper årsagen til revner i væskeledningen. Specifikationsprocessen kræver tankdimensionerne, svømmerafbryderens dødbånd, de normale og minimale væskeniveauer og den nødvendige watt. Til faciliteter med niveaukontrol af svømmerafbryder reducerer denne applikations-specifikke tilgang væskeledningsrevner og forlænger varmeapparatets levetid.
