Polimerizacijski reaktorji, ki obdelujejo monomere, kot so vinil klorid, stiren ali olefini, pogosto vsebujejo organske kloride kot monomere, topila ali katalizatorje. Titanovi grelniki so določeni zaradi svoje odpornosti proti koroziji, vendar organski kloridi predstavljajo edinstven izziv: lahko se razgradijo na vročih kovinskih površinah in tvorijo klorovodikovo kislino. Ta kislina lokalno napada pasivni film iz titana. Hkrati se polimerni izdelek nagiba k oprijemu površin grelnikov in ustvarja usedline. Pod temi nanosi se koncentrirajo agresivne vrste, kar vodi do korozije pod nanosom. Površinska obdelava cevi iz titana kritično vpliva tako na oprijem izdelka kot na začetek napada premajhnega nanosa. Kot-vlečene površine (Ra 0,8–1,2 µm) zagotavljajo mehanska ključna mesta za kopičenje polimera. Elektropolirane površine (Ra 0,1–0,3 µm) so bolj gladke, zmanjšujejo oprijem in zmanjšujejo mesta razpok, kjer se kopičijo jedke snovi.

Mehanizem kopičenja produkta in korozije premajhnega nanosa na titanu

V polimerizacijskih reaktorjih monomeri reagirajo pri povišanih temperaturah (60–150 stopinj). Površina grelnika iz titana zagotavlja mesto nukleacije za tvorbo polimera. Na grobih kot -vlečenih površinah postanejo polimerne verige mehansko povezane v površinske vdolbine, kar oteži odstranjevanje usedlin. Sam polimerni nanos je porozen. Organski kloridi difundirajo skozi usedlino in razpadejo na vmesniku titan-polimera, pri čemer se sprosti HCl. Zaprt prostor pod usedlino preprečuje redčenje kisline in lokalni pH lahko pade pod 2. Na elektropoliranih površinah je oprijem polimera predvsem kemični in ne mehanski. Obloge so tanjše, bolj enotne in jih je lažje odstraniti z izpiranjem ali blagim mehanskim čiščenjem. Manjše kopičenje pomeni manj razpok in zmanjšano tveganje korozije zaradi premajhnega nanosa.

Kvantitativna primerjava kopičenja izdelka in stopnje korozije

Nadzorovano testiranje v simulantu polimerizacije vinilklorida (5 % organskih kloridov, 80 stopinj, 500 ur) je pokazalo naslednje razlike v učinkovitosti med površinskimi zaključki:

Kot-vlečena površina (Ra 1,0 µm, neobdelana): Debelina polimernega nanosa 200–400 µm po 500 urah. Odstranjevanje usedlin zahteva agresivno strganje. Stopnja korozije pod nanosom 0,15 mm na leto. Gostota jamic 10–20 jamic na cm² pod nanosi. Največja globina jame 80–120 µm.

Kot-narisano s pasivacijo (Ra 1,0 µm, obdelano z dušikovo kislino): Debelina nanosa 150–300 µm po 500 urah. Stopnja korozije pod nanosom 0,10 mm na leto. Gostota luknjic 5–10 jamic na cm². Pasivacija zagotavlja skromno izboljšanje.

Mehansko polirano (Ra 0,4–0,6 µm): Debelina nanosa 80–150 µm po 500 urah. Obloge je mogoče odstraniti s splakovanjem s topilom. Stopnja korozije pod nanosom 0,06 mm na leto. Gostota lukenj pod 5 jamic na cm².

Elektropolirano (Ra 0,2 µm, svetel zaključek): Debelina nanosa 30–60 µm po 500 urah. Med običajnimi cikli čiščenja reaktorja se usedline odlomijo. Stopnja korozije pod nanosom 0,02 mm na leto. Po 500 urah ni bilo opaziti luknjičastih lukenj.

Elektropolirano s prevleko proti sprijemanju (fluoropolimer, 0,5 µm): Debelina nanosa pod 10 µm po 500 urah. V bistvu površina, ki se-ne lepi. Brez merljive korozije pod nanosom. Življenjska doba prevleke je omejena z obrabo.

Priročnik za izbiro površinske obdelave za storitve organskega klorida

Naslednja tabela ponuja okvir odločitve za izbiro površinske obdelave titanovega grelnika na podlagi kemije polimerizacije, pogostosti čiščenja in zahtev glede čistosti izdelka:

Samo inženiring, ki presega površinsko obdelavo

Debelina stene vpliva na korozijo pod nanosom. Debelejše stene (1,5–2,0 mm) zagotavljajo večjo varnostno rezervo za preboj jamice, ko se začne korozija pod nanosom. Vendar lahko elektropolirane tanke stene (0,9 mm) trajajo dlje kot-vlečene debele stene (1,5 mm), ker bolj gladka površina v celoti preprečuje nastanek jamic. Stopnja titanove zlitine prav tako spremeni oprijem nanosa; Stopnja 7 (stabiliziran s paladijem-) ohranja stabilnejši pasivni film, zmanjšuje katalitično razgradnjo organskih kloridov in zniža stopnjo nastajanja usedlin za 20–30 % v primerjavi s stopnjo 2. Pomembna je zasnova reaktorja: navpični grelniki z gladkimi navpičnimi površinami učinkoviteje odstranjujejo polimerne usedline kot vodoravni grelniki, kjer se usedline kopičijo na zgornjih površinah.

Izdelava informirane specifikacije

Pri določanju titanovega grelnika za polimerizacijski reaktor, ki vsebuje organske kloride, zahtevajte elektropolirano površinsko obdelavo z dokumentirano vrednostjo Ra pod 0,3 µm. Določite, da se elektropoliranje opravi po vseh varjenjih in upogibnih postopkih, da se zagotovi enakomeren zaključek na vseh površinah. Zahtevajte mikrofotografije s 500-kratno povečavo, ki prikazujejo topografijo površine. Za kritične aplikacije, kjer je čistost izdelka najpomembnejša, določite dodatno fluoropolimerno prevleko (PTFE ali PFA, debelina 0,5–1,0 µm), naneseno na elektropolirano površino. Med delovanjem spremljajte porabo energije grelnika; postopno povečanje kaže na kopičenje usedlin, ki jih je treba očistiti. Uporabite izpiranje s topilom (običajno topilo za čiščenje reaktorja) pri povišani temperaturi, da odstranite usedline, preden dosežejo kritično debelino. Nikoli ne uporabljajte abrazivnih metod čiščenja na elektropoliranih površinah, saj bodo praske ponovno ustvarile mesta mehanskih ključev. Z izbiro elektropolirane kot-vlečene površine inženir minimizira kopičenje izdelka in zahrbtno napako korozije premajhnega nanosa v okoljih polimerizacije organskega klorida.