Zakaj je lahko grelec PFA z gladko zunanjo površino bolj odporen proti razpokam v parah amoniaka visoke-čistosti kot grelnik s teksturo?

PFA je zmerno do zelo sovražen do čistosti amoniakovih hlapov (NH3) pri 50–100 stopinjah, kar povzroči razpoke zaradi napetosti v okolju (ESC) polimera pod natezno obremenitvijo. Gladka zunanja površina (Ra < 0,2 µm) je 3-5× bolj odporna na razpoke kot teksturirana površina (Ra > 0,8 µm) pri enaki obremenitvi in ​​izpostavljenosti amoniaku. Postopek je koncentracija napetosti: teksturirane površine imajo mikroskopske vrhove in vdolbine, ki povečujejo napetost. Z uporabljenimi obremenitvami (toplotna ekspanzija, tlak, zaostala napetost) bodo dna doline koncentratorji napetosti z vrednostmi Kt 2-5x. Na teh visoko obremenjenih lokacijah se hlapi amoniaka prednostno adsorbirajo, kar zmanjšuje površinsko energijo sistema, ki je potrebna za nastanek razpok. Gladka površina nima koncentratorjev napetosti; uporabljena napetost je enakomerna in pod kritično napetostjo za ESC. Za uporabo s paro amoniaka zagotovite gladko površino PFA, polirano ali ekstrudirano.

Razpoke, ki jih povzroča stres v okolju
Amoniak ne reagira kemično s PFA (brez cepitve verige ali oksidacije pri temperaturah pod 120 stopinj). Pravzaprav je sredstvo za razpoke pod napetostjo. Molekule amoniaka so majhne (kinetični premer 0,26 nm) in zelo polarne. Razpršijo se v amorfne regije PFA in prekinejo van der Waalsove interakcije med verigami. Z amonijakom -plastificirano območje popusti lokalno pod natezno obremenitvijo (samo 2-3 MPa) in tvori blaznost. Norost postane krek. Koncentracije napetosti na površinskih značilnostih znižajo kritično napetost za ESC v amoniaku s 3–5 MPa za gladko PFA na samo 1–2 MPa za teksturirano PFA. Grelnik s preostalo napetostjo 4 MPa (zaradi hlajenja pri iztiskanju) lahko preživi v amoniaku, če je gladek, vendar se razbije v tednih, če je teksturiran.

Površinska hrapavost tvori zareze. Za utor v obliki črke V z globino d in radijem korena r je faktor koncentracije napetosti Kt ≈ 1+2√ dr. Za tipično teksturirano površino (Ra=0.8 µm, r ≈ 0,5 µm, d ≈ 2 µm) dobimo Kt ≈ 1 + 2√(2/0,5)=1 + 2√4=1 + 4=5. Nazivna napetost 4 MPa se poveča na 20 MPa na korenu utora-precej Meja tečenja PFA. Razpoke se začnejo v nekaj urah.

Odpornost proti razpokam v primerjavi s hrapavostjo površine Hlapi NH3 (80 stopinj, 1 bar)
Površinsko stanje Ra (µm) Kt (največ) 4 MPa Napetost 1. razpoka (ure) Kritična napetost ESC (MPa) Vrsta okvare
Polished (mirror finish) 0.05–0.1 1.1–1.2 >10.000 (brez razpok) 5–6 Brez (v mejah preskusa)
Ekstrudirano (gladko) 0,2 do 0.3 1.3 do 1.5 5,000 do 8, 000 4 do 5 Crazing, fine
Kot ekstrudirano (normalno) 0.4-0.6 1.8-2.2 1,500-3,000 3-4 Več drobnih razpok
Peskano (fino) 0,8–1.2 3–5 200–500 1.5–2,5 Enojna dominantna razpoka
Peskano (grobo) 1,5–2.5 5–8 50–150 1.0–1,5 Hitro pokanje
Strojno obdelan (oznake orodja) 0,5–1,5 (smerno) 4–10 20–100 0.5–1,0 Razpoke vzdolž oznak orodja
Kemično jedkano 0,6–1.0 2–4 300–800 2–3 Zmerno razpokanje
Gladke površine: zakaj so pomembne za storitve z amoniakom
Poleg koncentracije napetosti imajo ravne površine manj mest adsorpcije amoniaka. Molekule amoniaka se prednostno kondenzirajo v majhnih razpokah (kapilarna kondenzacija). Kondenzirani amoniak ima večjo koncentracijo in daljši kontaktni čas, kar pospeši plastifikacijo. Gladka površina brez -razpok zmanjša absorpcijo amoniaka, zato ostane polimerna površina primerno suha.

Gladke površine prav tako omogočajo, da prej opazite vse razpoke, ki nastanejo. Na hrapavi površini so majhne razpoke zakopane v hrapavosti; ko so očitne, so globoke. Že 0,1 mm velika razpoka je vidna pri dobri svetlobi na gladki površini, tako da jo je mogoče zamenjati pred odpovedjo.

Servis z amoniakom Priprava površine
Za grelnike PFA za uporabo s hlapi amoniaka navedite:

Površinska obdelava: Ra 0,3 µm, določeno s profilometrom v skladu z ISO 4287.

Po iztiskanju ni brušenja ali nabiranja.

Preverjanje: Zahtevajte dokaz o hrapavosti površine za vsako proizvodno serijo.

Poliranje odstrani 0,05-0,1 mm PFA in tako zmanjša debelino stene. Poliranje lahko povzroči pretanek plašč za steno debeline 1,5 mm. Bolje je najprej definirati gladkost.

Primer polja