Een zinkfosfateringslijn trok een PTFE-dompelverwarmer van 5 kW na slechts acht maanden dienst. Het manteloppervlak tegenover de werkstukken zag er normaal uit. De onderkant-de zijde die naar de tankwand was gericht-was bedekt met een dichte, compacte laag donker slib van 15-20 mm dik. De isolatieweerstand was gedaald tot 18 MΩ. Het slib was een mengsel van ijzerfosfaatneerslag, zinkfosfaatslib en meegesleept grit dat was neergeslagen en geconsolideerd in de opening tussen de verwarming en de muur.
Fosfaterbaden genereren continu slib. De conversiebekledingsreactie produceert onoplosbare fosfaten die uit de oplossing neerslaan. In een tank met een PTFE-dompelverwarmer op of nabij de muur gemonteerd, wordt de opening tussen de verwarmer en de muur een slibvanger. Het slib hoopt zich op, consolideert en bedekt uiteindelijk de onderkant van de verwarmer.
Waarom fosfaterende baden zoveel slib genereren
De fosfateringsreactie zet opgeloste metaalionen om in onoplosbare fosfaatverbindingen. Voor elke vierkante meter gefosfateerd staaloppervlak wordt ongeveer 2 tot 5 gram slib geproduceerd. In een hoge- productielijn kan de dagelijkse slibproductie enkele kilo's bereiken.
Het slib bestaat uit ijzerfosfaat, zinkfosfaat en complexe fosfaten van andere metalen. Het is fijn, compact en bezinkt gemakkelijk. In een tank met een laag debiet hoopt het slib zich op op horizontale oppervlakken en in lage- zones met lage snelheid.
| Lijndoorvoer | Stalen oppervlak gefosfateerd | Dagelijkse slibproductie | Maandelijkse accumulatie |
|---|---|---|---|
| Laag, 100 m²/dag | 100 m² | 0,2–0,5kg | 6–15 kg |
| Gemiddeld, 500 m²/dag | 500 m² | 1,0–2,5kg | 30–75 kg |
| Hoog, 1.000 m²/dag | 1,000 m² | 2,0–5,0kg | 60–150 kg |
| Zeer hoog, 2.000 m²/dag | 2,000 m² | 4,0–10,0 kg | 120–300 kg |
Slibgeneratiesnelheden in fosfateringslijnen naar doorvoer
Waarom de onderkant van de verwarming slib verzamelt
De opening tussen het PTFE-dompelverwarmer en de tankwand is een zone met lage- stroming. De verwarming schermt de opening af van de circulatie van de hoofdtank. Het slib nestelt zich in de opening en hoopt zich op omdat er geen stroming is om het weg te voeren.
De opening houdt ook warmte vast. De verwarmer verwarmt de vloeistof in de opening, maar de vloeistof kan niet ontsnappen. De opgesloten vloeistof stagneert en het slib bezinkt sneller. De combinatie van een laag debiet en een verhoogde temperatuur versnelt de slibophoping.
De sliblaag aan de onderzijde van de heater is geïsoleerd van de hoofdtank. De door de verwarmer gegenereerde warmte moet de sliblaag passeren voordat deze de tankwand en de bulkvloeistof bereikt. Het slib voegt thermische weerstand toe, waardoor de oppervlaktetemperatuur van de mantel aan beide zijden stijgt. De hogere temperatuur versnelt de afbraak van PTFE en de vorming van aanslag aan de proceszijde.
De thermische gevolgen van slibdeken
Een sliblaag aan de onderzijde van de heater fungeert als isolatiedeken. De oppervlaktetemperatuur van de mantel stijgt omdat de warmte niet door het slib kan ontsnappen. De hogere temperatuur vergroot de drijvende kracht voor verdere slibafzetting en versnelt de afbraak van PTFE.
Voor een verwarming die werkt op 1,2 W/cm² zorgt een sliblaag van 10 mm met een thermische geleidbaarheid van 0,5 W/m·K voor een temperatuurdaling van ongeveer 24 graden. De oppervlaktetemperatuur van de mantel stijgt met die hoeveelheid, waardoor de PTFE in het degradatiebereik kan komen.
| Slibdikte | Thermische weerstand | Oppervlakte-ΔT-verhoging | PTFE levensimpact |
|---|---|---|---|
| 0 mm | 0 | Basislijn | Geen |
| 5 mm | 0.01 m²·K/W | 12 graden | Gematigd |
| 10 mm | 0.02 m²·K/W | 24 graden | Significant |
| 15 mm | 0.03 m²·K/W | 36 graden | Streng |
| 20 mm | 0.04 m²·K/W | 48 graden | Kritisch |
Effect van de slibdikte op de oppervlaktetemperatuur van de PTFE-mantel bij fosfatatie
Voorkomen van slibophoping onder PTFE-dompelverwarmers
De meest effectieve preventie is het elimineren van de opening waar slib zich verzamelt. Een verwarmer die vlak tegen de tankwand is gemonteerd, heeft geen opening. Een verwarming gemonteerd op een beugel met een gecontroleerde spleet die kan worden doorgespoeld, heeft een spleet, maar de spleet kan worden gereinigd.
Als de opening onvermijdelijk is, moet deze toegankelijk zijn voor reiniging. De verwarming moet verwijderbaar zijn zonder de tank te demonteren, en de opening moet tijdens routineonderhoud worden doorgespoeld. Een afvoerpoort op het laagste punt van de opening zorgt ervoor dat slib kan worden weggespoeld.
Regelmatige tankreiniging verwijdert slib voordat het consolideert. In fosfateringstanks met een hoge slibontwikkeling kan het nodig zijn de tank elke 3 tot 6 maanden te reinigen. De verwarming moet tijdens het reinigen worden verwijderd om toegang te krijgen tot de opening.
| Preventiemaatregel | Effectiviteit | Uitvoering | Kosten |
|---|---|---|---|
| Inbouwmontage | Hoog | Ontwerp van de verwarming | Laag |
| Toegankelijke kloof | Gematigd | Montage ontwerp | Gematigd |
| Regelmatige tankreiniging | Hoog | Onderhoudsschema | Gematigd |
| Slibvanger | Gematigd | Tankontwerp | Hoger |
Preventiemaatregelen voor slibophoping onder PTFE-dompelaars
Wanneer slibdeken een ontwerpprobleem aangeeft
Een verwarming die ondanks regelmatige reiniging snel slib verzamelt, geeft aan dat het tankontwerp ervoor zorgt dat vaste stoffen zich op een ontoegankelijke locatie kunnen bezinken. Een op maat gemaakte configuratie van een PTFE-dompelverwarmer met een verzonken- ontwerp of een zelf-opening pakt de hoofdoorzaak van slibophoping aan. Het specificatieproces vereist de badchemie, de slibgeneratiesnelheid, het tankontwerp en het vereiste wattage. Voor faciliteiten met fosfateringsleidingen vermindert deze toepassing-specifieke aanpak de slib-gerelateerde oververhitting en verlengt de levensduur van de verwarming.
