מה גורם לקורוזיה של ליבת המתכת הפנימית במחמם PTFE וכיצד היא מזוהה?

מעטפת ה-PTFE שלמה, אולם המחמם דולף זרם לאדמה ואינו פועל. בפנים, אולי חריר זעיר אוכל באיטיות דרך ליבת הנירוסטה או הנחושת עם חומצה. קורוזיה פנימית זו היא מצב כשל חמקני של מחממי טבילה מסוג PTFE, המתקדמים לעתים קרובות ללא תשומת לב עד שמתרחשת תקלה חשמלית.

מנגנון קורוזיה של ליבת מתכת פנימית של מחממי PTFE
זיהוי קורוזיה של ליבת המתכת הפנימית של מחמם PTFE הוא קושי שמתחיל בתקלה קטנה מאוד במעטפת ה-PTFE. פגם זה עשוי להיות פגם בייצור, פציעה מכנית או השפלה כימית לטווח ארוך בנקודת מתח.

ברגע שנוצר חריר או סדק, נוזל תהליך חם, בדרך כלל חומצי או בסיסי בהתאם ליישום, יכול להישאב לתוך מערכת הבידוד. הנוזל מועבר בפעולה נימית לאורך הממשק בין מעטפת ה-PTFE לליבה המתכתית הפנימית.

PTFE עצמו עמיד כימית ואינו נרטב על ידי רוב החומצות, אולם אזור המגע יכול לספק צינור כניסה נסתר. קורוזיה מתחילה להתרחש במהירות ברגע שמגע עם ליבת המתכת.

השלבים של תהליך הקורוזיה הם בדרך כלל:

כניסה של חומצה דרך קרע זעיר של מעטפת

זרימה במשטח הליבה

קורוזיה מקומית של מוליך נחושת או נירוסטה.

הכנת תחמוצות מתכתיות ומלחים

הרחבה יצרה מתח על שכבת PTFE שמסביב

הצטברות-מוצרי קורוזיה יכולה גם לגרום לעלייה בנפח הפנימי ולהתפשטות נוספת של סדקים במעטפת ה-PTFE, מה לזרז כישלון.

אותות תקלות חשמליות וחזותיות
ניטור חשמלי מאפשר בדרך כלל אבחון מוקדם של קורוזיה פנימית ולא הערכת עיניים.

אינדיקטור משמעותי הוא זרם דליפת האדמה המוגבר. ככל שמערכת הבידוד מזדקנת, עלולים להיווצר נתיבי הולכה חלקיים בין גוף החימום לאדמה. זה קשור בדרך כלל לירידה איטית בהתנגדות הבידוד.

התוצאה הרצויה של בדיקת התנגדות בידוד קונבנציונלית (מבחן מגגר) המתבצעת ב-500 VDC צריכה להיות ערכים מעל 10 MΩ במחמם טוב. לעתים קרובות אינדיקציה האזהרה הניתנת לזיהוי של ניוון פנימי היא מגמת ירידה לאורך זמן.

תסמינים אחרים יכולים לכלול:

שינוי ההתנגדות החשמלית של גוף החימום עם הזמן

נסיעות תקלות קרקע לסירוגין

כהה מקומית או שינוי צבע על פני המעטפת

עיוות בועה קטנה על בידוד PTFE

בנסיבות מסוימות עשוי להתרחש שינוי צבע ירוק או חום עדין בנקודת הכניסה עקב נדידה של יוני מתכת מומסים החוצה.

החיר עלול להיות מיקרוסקופי ולא מורגש לעין וייתכן שיהיה צורך באבחון חשמלי כדי לזהות אותו בשלביו המוקדמים.

טכניקות איתור וניטור
בדיקות חזויות ובדיקה שגרתית משלימים זה את זה כדי לספק אמצעי יעיל לזיהוי קורוזיה פנימית בליבה:

מגמת התנגדות בידוד
בדיקת מג'ר רגילה היא האזהרה המוקדמת האמינה ביותר. מגמת ההתנגדות לבידוד יורדת בדרך כלל לפני התמוטטות חשמלית מוחלטת. מערכות ניטור רציפות יכולות לשפר את הזיהוי על ידי חישת שינויים מהירים בזרם הדליפה.

בדיקה חזותית
בדיקה שגרתית עשויה לזהות אי סדרים מזעריים של פני השטח כגון שלפוחיות, שינוי צבע או נפיחות מקומית של מעטפת ה-PTFE. תסמינים כאלה מרמזים לרוב על פעילות כימית פנימית והידרדרות מבנית.

ניטור ביצועי החשמל.
צריכת חשמל חריגה של המחמם או התנהגות חימום לא-הומוגנית עשויה להיות אינדיקציה לנזק פנימי חלקי. תסמינים כאלה מופיעים בדרך כלל לאחר שהבידוד כבר החל להתדרדר.

התקדמות והשלכות סיכון של כישלון
בדרך כלל, כאשר חלודה נראית כלפי חוץ, שלמות המחמם פגועה ללא תיקון. בשלב זה הנזק המבני לליבה הפנימית ולמערכת הבידוד מתקדמת בדרך כלל.

פעולה לאורך תקופות ממושכות בהגדרות אלה מעלה את הסיכון ל:

קצר חשמלי-שלם

ניתוק תקלות קרקע וכיבוי תהליך

סיכוני בטיחות פוטנציאליים בנוזלי תהליך מוליכים

סימנים חיצוניים מתגלים לעתים קרובות לפני שנדרש החלפה.

משמעת מניעה באמצעות ניטור
הסיבה העיקרית לקורוזיה פנימית היא התמוטטות שלמות הנדן. מערכות PTFE עמידות עוד יותר מסתמכות על המשכיות של מחסום פיזי כדי למנוע חדירת כימיקלים.

מכאן שבדיקת עמידות בידוד רגילה חשובה לגילוי מוקדם. עם זאת, נתונים מגמתיים מועילים יותר ממדדים-עצמאיים, שכן מגמות בהידרדרות לאורך זמן הן לעתים קרובות יותר חושפניות מאשר קריאות-בנקודות בודדות.

תַקצִיר
קורוזיה פנימית של ליבת מתכת של מחממי PTFE היא מנגנון כשל מתקדם שבו פריצות מעטה דקות מאפשרות גישה למוליך על ידי נוזלי תהליך. הזיהוי נעשה בעיקר על ידי בדיקות חשמליות, בעיקר על ידי מדידת התנגדות בידוד ב-500 VDC, כאשר ערכים מעל 10 MΩ מציינים מצב טוב של בידוד [23].

ניטור שגרתי יכול לזהות בעיות מוקדם, ולמנוע כשלי חימום פתאומיים והפסקות תהליכים לא מתוכננות. אפילו המעטפת העמידה ביותר מבחינה כימית היא מחסום שצריך לבדוק לעתים קרובות עבור עמידות לטווח ארוך בתנאים תעשייתיים תובעניים.