En forkromningslinje erstattede en bly-elvarmer efter ti års drift. Blyvarmeren havde ydet tilstrækkeligt, men blev stadig sværere at vedligeholde-blyoverfladen var eroderet, varmeelementerne var blotlagte i flere områder, og den nye blyforing blev dyr og svær at skaffe. Vedligeholdelsesteamet skiftede til en PTFE elpatron. Det varede seks år og krævede mindre hyppig rengøring. Switchen handlede ikke kun om levetid-det handlede om sikkerhed, vedligeholdelse og overholdelse af lovgivningen.
Bly er blevet brugt som et el-varmemateriale i forkromning i årtier. Det modstår kromsyre, leder varme rimeligt godt og kan støbes eller formes til komplekse former. Men bly har betydelige ulemper: det er giftigt, det eroderer i områder med høj-hastighed, det forurener pletteringsbadet, og det reguleres i stigende grad. PTFE undgår alle disse problemer, mens den leverer sammenlignelig eller bedre levetid.
Hvorfor bly blev brugt i forkromning
Kromsyre er en stærkt oxiderende kemi. De fleste metaller korroderer hurtigt i det. Bly er et af de få metaller, der modstår kromsyre, fordi det danner en beskyttende blykromatfilm på overfladen. Denne film er stabil ved de koncentrationer og temperaturer, der bruges til dekorativ og hård forkromning.
Bly har også en god termisk ledningsevne-ca. 35 W/m·K-, hvilket gør det muligt at arbejde ved højere watt-densiteter end PTFE. En blyvarmer kan være mere kompakt og billigere end en PTFE-varmer med samme watt.
| Ejendom | Føre | PTFE | Fordel |
|---|---|---|---|
| Termisk ledningsevne | 35 W/m·K | 0.25 W/m·K | Føre |
| Max watt-densitet i kromsyre | 3–5 W/cm² | 1,0–1,5 W/cm² | Føre |
| Kromsyreresistens | God (passiv film) | Fremragende | PTFE |
| Toksicitet | Høj | Ingen | PTFE |
| Erosionsbestandighed | Dårlig | God | PTFE |
| Bad forurening | Blyioner | Ingen | PTFE |
| Regulatorisk status | Begrænset | Ubegrænset | PTFE |
Egenskabssammenligning for bly- og PTFE el-patron i forkromning
Problemet med blyerosion
Bly er et blødt metal. I områder med høj strømningshastighed-nær pumpeudledninger, sprøjterør eller bevægelse af emnet-eroderer blyoverfladen. Erosionen blotlægger det indre varmeelement, som derefter korroderer hurtigt i kromsyrebadet. En blyvarmer, der ser intakt ud i områder med lav-strømning, kan have dybe erosionskanaler i områder med høj-strøm.
De eroderede blypartikler forurener pletteringsbadet. Blyioner i krombadet kan -aflejre sig sammen med krom, hvilket påvirker aflejringsegenskaberne. Ved dekorativ forkromning kan blyforurening forårsage mørke striber eller dårlig vedhæftning. Ved hårdforkromning kan det påvirke hårdhed og slidstyrke.
PTFE eroderer ikke i strømmende kromsyre. Skeden forbliver glat og intakt selv i områder med høj-hastighed. Polymeren er ikke et metal, så den forurener ikke badet med metalioner.
Toksicitet og lovoverholdelse
Bly er et giftigt tungmetal. Det er reguleret i de fleste industrilande, og dets anvendelse i pletteringsudstyr er i stigende grad begrænset. Den Europæiske Unions REACH-regler begrænser bly i mange applikationer. OSHA i USA sætter strenge eksponeringsgrænser for bly på arbejdspladsen.
En blyvarmer i en forkromningsbeholder indebærer flere risici. Blyoverfladen kan komme i kontakt under vedligeholdelse, hvilket udsætter arbejdere for bly. Blyet kan forurene badet, arbejdsemnerne og affaldsstrømmen. Bortskaffelse af en defekt blyvarmer er reguleret som farligt affald.
PTFE er ikke-toksisk og ureguleret. Det udsætter ikke arbejdere for farlige materialer, forurener ikke badet og kan bortskaffes som almindeligt industriaffald. Den lovgivningsmæssige byrde af bly er elimineret.
Varmeoverførsel og Watt-densitet
Blys højere termiske ledningsevne gør det muligt at arbejde ved højere watt-densiteter end PTFE. En blyvarmer kan levere samme watt i en mindre pakke. I tanke med begrænset varmeplads kan dette være en væsentlig fordel.
PTFEs lavere watt-tæthed betyder, at der kræves mere overfladeareal for den samme watt. En 6 kW PTFE-varmer ved 1,2 W/cm² kræver 5.000 cm² overfladeareal -omtrent tre til fire gange overfladearealet af en blyvarmer med samme watt. I store forkromningstanke er den ekstra plads normalt tilgængelig. I kompakte tanke er det måske ikke.
| Parameter | Blyvarmer | PTFE varmelegeme | Noter |
|---|---|---|---|
| Watt tæthed | 3–5 W/cm² | 1,0–1,5 W/cm² | Bly er mere kompakt |
| Overflade til 6 kW | 1.200–2.000 cm² | 4.000–6.000 cm² | PTFE kræver mere plads |
| Opvarmningstid- | Hurtig | Moderat | Bly reagerer hurtigere |
| Temperaturkontrol | God | God | Sammenlignelig |
| Levetid | 8-12 år | 5-8 år | Bly holder længere, hvis det ikke eroderes |
| Opretholdelse | Hyppig rengøring, erosionsreparation | Periodisk afkalkning | PTFE kræver mindre vedligeholdelse |
Ydeevnesammenligning for bly- og PTFE-varmelegemer i forkromning
Når PTFE er det bedre valg
PTFE er det bedre valg til de fleste forkromningsapplikationer. Det eliminerer blytoksicitet og regulatoriske problemer, modstår erosion, forurener ikke badet og kræver mindre vedligeholdelse. Dens lavere watt-tæthed kræver mere overfladeareal, men de fleste forkromningstanke har tilstrækkelig plads.
PTFE er særligt fordelagtigt i områder med høj-gennemstrømning, hvor bly eroderer, i tanke, hvor badets renhed er kritisk, og i faciliteter, der er underlagt blyregler.
Når bly stadig kan overvejes
Bly kan stadig overvejes i applikationer, hvor varmelegemepladsen er ekstremt begrænset, og den højere watt-tæthed af bly er nødvendig for at passe til den nødvendige watt. Det kan også overvejes, hvor startomkostningerne er den dominerende faktor, og reguleringsbyrden er overskuelig.
Tendensen i branchen er dog væk fra bly. Regulativt pres, sikkerhedshensyn og tilgængeligheden af PTFE og andre alternativer driver bly ud af forkromning.
Når ingen af materialerne passer til applikationen
Nogle forkromningsapplikationer kræver watt-densiteter eller temperaturkapaciteter, som hverken bly eller PTFE kan give. I disse tilfælde kan siliciumcarbid eller titanium overvejes, selvom begge har begrænsninger i chromsyreservice. En brugerdefineret PTFE-elvarmerkonfiguration med lav watt-tæthed, et stort overfladeareal og et kompakt multi--design adresserer applikationer, hvor pladsen er begrænset, og bly ikke er acceptabelt. Specifikationsprocessen kræver badets kemi, driftstemperatur, tankdimensioner og påkrævet watt.
