PTFE در مقابل لوله‌های گرمایش فلز آلیاژی بالا-: کدام یک در درازمدت شما را بیشتر ذخیره می‌کند؟

برای سرویس اسید داغ، دو گزینه وجود دارد: یک لوله گرمایش PTFE یا یک لوله Hastelloy. هر دو گران هستند. PTFE مقاومت جهانی است، اما حد دمای آن کمتر است. Hastelloy می تواند دماهای بالاتری داشته باشد، اما ممکن است همچنان در برخی اسیدها خورده شود. چگونه هزینه کل مالکیت را محاسبه می کنیم که هر چند وقت یکبار باید آن را تعمیر کنیم و چه مقدار خرابی خواهیم داشت؟
در سخت‌ترین شرایط پردازش مرطوب{0}}- اسید کلریدریک قوی در دمای 90 درجه، اچ‌کننده‌های اسیدی مخلوط در خطوط نیمه‌رسانا یا حمام‌های داغ اسید هیدروفلوریک - تصمیم خرید یک قمار بین دو ماده درجه یک به نظر می‌رسد. فولاد ضد زنگ فقط در خدمات خصمانه حل می شود و به همین دلیل آلیاژهای مبتنی بر نیکل با کارایی بالا مانند Incoloy، Hastelloy و Monel انتخاب ارجح برای چندین سال بوده اند. بخاری‌های روکش‌شده یا Ptfe-روکش‌شده-تقریباً کاملاً بی‌اثر هستند. اما سوال اساسی این نیست که کدام ماده امروز هزینه کمتری دارد، بلکه این است که کدام یک کارخانه را با کمترین هزینه کل در طول سالها کار مداوم حفظ می کند.
کیفیت متالورژیکی هدف گذاری شده است و فلزات آلیاژی{0}بالا قیمت بالایی دارند. به عنوان مثال، Hastelloy C{5}}276 در کاهش اسیدهایی مانند کلریدریک و سولفوریک به دلیل محتوای مولیبدن و کروم بالا که لایه اکسید غیرفعال را تحت pH پایین و حمله کلرید قوی تثبیت می کند، بسیار خوب است. Incoloy 825 در برابر شرایط اکسیداسیون و دماهای بالا که در آن فولادهای زنگ نزن با کیفیت پایین تر مستعد ترک خوردگی حفره و تنش هستند، مقاوم است. Monel 400 هنوز استاندارد اسید هیدروفلوئوریک و کلریدهای قلیایی در زمینه نیکل{13}} آن است. این آلیاژها استحکام مکانیکی را فراهم می کنند که PTFE نمی تواند. آنها می توانند فشارهای داخلی بالا، ارتعاش و سوء استفاده های مکانیکی گاه به گاه را بدون اعوجاج تحمل کنند. مهم‌تر از همه، آنها می‌توانند در دمای 400-600 درجه و بالاتر به خوبی کار کنند، و زمانی که سیالات فرآیندی باید به میزان قابل‌توجهی بالاتر از نقطه جوش آب گرم شوند، یا زمانی که سیستم‌های دارای غلاف بخار با بخاری‌های غوطه‌وری الکتریکی جایگزین می‌شوند، ضروری است. آنها همچنین دارای هدایت حرارتی بهبود یافته ای هستند که به معنای زمان گرم شدن سریعتر و طراحی فشرده تر است.

اما هیچ آلیاژی در همه جا آسیب ناپذیر نیست. در اسیدهای مخلوط حاوی فلوراید، یا در شرایطی که شیمی با زمان تغییر می‌کند، حتی Hastelloy ممکن است در معرض حمله موضعی، خوردگی بین دانه‌ای یا ترک‌خوردگی تنش کلریدی قرار گیرد. حالت شکست موذیانه است، لوله به تدریج نازک می شود، حفره ها ایجاد می شود و در نهایت منجر به نشت می شود، اغلب پس از 18 تا 36 ماه کارکرد. هر جایگزینی شامل تخلیه مخزن، جوشکاری یا فلنج زدن در یک واحد جدید و روزهای کاهش بهره وری است. با این حال، آلیاژها سنگین هستند، هزینه‌های حمل و نقل و نصب را بالا می‌برند و غلظت بالای نیکل، قیمت‌های{6}}مواد خام را نوسان می‌کند.
با این حال، PTFE روش مخالف را اتخاذ می کند. ستون فقرات کربنی آن کاملاً فلورینه شده است و سطح آن را از نظر شیمیایی نسبت به تقریباً هر اسید، قلیایی، اکسید کننده و حلال مورد استفاده در پردازش مرطوب بی اثر می کند. بدون لایه غیرفعال برای تجزیه بدون شسته شدن یون های فلزی PTFE به هیچ وجه در پوشش عملیاتی خود تا حداکثر دمای غلاف 200-230 درجه خراب نمی شود. لوله گرمایش از نظر ابعادی مستحکم است و برای سالها عایق الکتریکی است. چگالی کم کل سیستم را سبک تر و راحت تر می کند. انعطاف پذیری مواد، نیروهای انبساط حرارتی را جذب می کند که یک لوله فلزی سفت را خسته می کند. قابلیت های عایق الکتریکی بسیار عالی است و حتی زمانی که تراکم روی سطح ایجاد می شود، هیچ شانسی برای ردیابی یا اتصال کوتاه وجود ندارد.
بارزترین محدودیت PTFE سقف دما است. در دمای بالای 230 درجه پلیمر شروع به ضعیف شدن می کند و در نهایت تجزیه می شود و بخار منتشر می کند و یکپارچگی ساختاری خود را از دست می دهد. استحکام مکانیکی نیز ضعیف‌تر است، لوله‌های PTFE می‌توانند در اثر ضربه‌های شدید یا فشار خارجی اضافی از بین بروند، اما طرح‌های تقویت‌شده فعلی به کاهش این امر کمک می‌کنند. اکثر حمام های خورنده - اچ نیمه هادی، آنودایز، آبکاری الکترولس، آسیاب شیمیایی - بسیار کمتر از 180 درجه در سطح بخاری کار می کنند، به طور محکم در نقطه شیرین PTFE.
هنگامی که مهندسان محاسبه را انجام می دهند، PTFE اغلب در هزینه کل مبارزه مالکیت در خدمات تهاجمی جلوتر می آید. یک بخاری غوطه‌وری Hastelloy ممکن است پس از خرید اولیه 30 تا 50 درصد گران‌تر از PTFE باشد، اما همچنان در شیمی مرزی هر دو تا سه سال یکبار نیاز به تعویض دارد. "معمولا، واحدهای PTFE 5 تا 10 سال خدمات{5}رایگان نشتی ارائه می‌کنند. صرفه‌جویی در زمان خرابی کمتر، کار کمتر برای تغییر-خروجی‌ها و خطر کمتر آلودگی فلز- که می‌تواند دسته‌های-محصول با ارزش بالا را خراب کند، حاصل می‌شود. صرفه‌جویی طولانی‌مدت از PTFE اغلب نیازی به تعویض ندارد.
فلزات با آلیاژ{0}بالا مانند نیروهای ویژه هستند - در مأموریت های خاص بسیار توانا هستند، اما گران هستند و جهانی نیستند. PTFE مانند یک سپر شیمیایی است - همه جا حاضر است، اما با محدودیت دما. هنگامی که دمای فرآیند همیشه بالای 200 درجه است، زمانی که فشار خط نیاز به ساخت دیوار سنگین دارد یا هنگامی که بخاری در معرض سوء استفاده مکانیکی از همزن ها یا قطعات کار سنگین قرار می گیرد، از فلز با آلیاژ بالا استفاده کنید. در این مواقع آلیاژ به اندازه کافی قوی و مقاوم در برابر حرارت است تا سرمایه گذاری را توجیه کند. PTFE زمانی استفاده می شود که سیال کاملاً خشن باشد - ترکیب اسیدها، فلوریدها یا هیدروکلریک داغ - و دمای حمام زیر 200 درجه باشد. اکنون بسیاری از گیاهان از تکنیک ترکیبی استفاده می کنند. یک غلاف PTFE برای محافظت در برابر خوردگی عمومی روی عنصر گرمایش خیس شده قرار می گیرد. با این حال، اجزای داخلی فلزی یا سازه های پشتیبانی برای تامین یکپارچگی مکانیکی و ظرفیت دمای بالاتر در صورت نیاز استفاده می شود.
Failure Modes تصمیم را بیشتر توضیح می دهد. آلیاژهای فلزی پایان خود را با خوردگی آشکار، ضعیف شدن یا ایجاد ترک‌های تنشی نشان می‌دهند که ممکن است منجر به نشت ناگهانی و نگرانی‌های ایمنی شود. خرابی اصلی PTFE حرارتی است: اگر به طور تصادفی از حد خود گرم شود، غلاف ذوب می‌شود یا تاول می‌زند، اگرچه این رویداد معمولاً محتوی است و یون‌ها یا خرده‌های فلزی نشت نمی‌کند.
در پایان، لوله‌های گرمایش PTFE ارزش پیشنهادی جذابی را برای کاربردهای خورنده در محدوده دمایی خود ارائه می‌دهند، که معمولاً از فلزات آلیاژی{0} بالا با هزینه کل کمتر دوام می‌آورند. فلزات با آلیاژ بالا هنوز برای دماها یا فشارهای شدید ضروری هستند، اما برای بیشتر کاربردهای گرمایشی خورنده PTFE راه حل ارزان‌تر و بادوام‌تر است. کارخانه ای که فقط با هزینه اولیه خرید می کند به نوشتن سفارشات خرید ادامه می دهد. کسی که سال‌های کارکرد، خلوص و نگهداری را محاسبه می‌کند، هرجا که شیمی اجازه دهد، PTFE را استاندارد می‌کند و تفاوت بودجه عملیاتی را برای سال‌های آینده به جیب می‌زند.