Een galvaniseerbedrijf haalde na negen maanden dienst een PTFE-dompelverwarmer uit een zinkgalvanisatietank. De verwarmer vertoonde een horizontale scheur langs de vloeistoflijn-de grens tussen de ondergedompelde en blootgestelde delen. De scheur was door het PTFE heengedrongen en had de metalen omhulling blootgelegd. De tank was uitgerust met een vlotterschakelaar die het vloeistofniveau regelde, maar de schakelaar had een dode band van ongeveer 40 mm, en het niveau schommelde op en neer over de bovenkant van de verwarmer.
Vlotterschakelaars zijn veelgebruikte niveaucontroleapparaten in beplatings- en chemische verwerkingstanks. Ze zijn eenvoudig, betrouwbaar en goedkoop. Maar ze hebben een dode band-een bereik tussen de -aan- en uitschakelniveaus-waardoor het vloeistofniveau kan fluctueren. Als de verwarmer zo wordt geplaatst dat de vloeistofleiding binnen de dode band valt, wisselt de verwarmer tussen ondergedompelde en blootgestelde toestanden, en scheurt het PTFE langs de vloeistofleiding.
Waarom de vloeistoflijn een stressconcentratiezone is
De vloeistoflijn is de grens tussen de ondergedompelde en blootliggende delen van de verwarmer. Het ondergedompelde gedeelte wordt gekoeld door de procesvloeistof. Het blootgestelde gedeelte wordt gekoeld door lucht, wat veel minder efficiënt is. Het temperatuurverschil tussen de twee porties kan 50-100 graden bedragen.
Het ondergedompelde gedeelte zet minder uit dan het blootgestelde gedeelte. De differentiële uitzetting veroorzaakt schuifspanning in de vloeistofleiding. De spanning concentreert zich op het PTFE-oppervlak, waar het polymeer aan de metalen omhulling is gebonden. Herhaaldelijk fietsen veroorzaakt vermoeidheidsscheuren.
| Vloeistofniveaucyclus | Temperatuurverschil bij vloeistofleiding | Spanningsamplitude | Tijd om te kraken |
|---|---|---|---|
| <10 mm | 40-60 graden | Laag | >36 maanden |
| 10–25 mm | 50-80 graden | Gematigd | 18–30 maanden |
| 25–40 mm | 60–100 graden | Hoog | 8–16 maanden |
| 40–60 mm | 80–120 graden | Zeer hoog | 4–10 maanden |
| >60 mm | >120 graden | Streng | 2–6 maanden |
Vloeistofniveaucycli en het effect ervan op PTFE-scheuren in de vloeistofleiding
Waarom vlotterschakelaars vloeistofleidingcycli creëren
Een vlotterschakelaar werkt door een circuit te openen of te sluiten wanneer het vloeistofniveau een instelpunt bereikt. De schakelaar heeft een dode band-het niveau moet een bepaald niveau dalen voordat de schakelaar de vulklep sluit. De dode band is doorgaans 20-50 mm, afhankelijk van het schakelaarontwerp.
Als de verwarmer zo is geplaatst dat de vloeistofleiding binnen de dode band valt, wisselt de verwarmer bij elke vulcyclus tussen ondergedompelde en blootgestelde toestanden. Het aantal cycli hangt af van de verdamping en de uitsleepsnelheid. In een tank met een hoge verdamping kan het niveau meerdere keren per dag schommelen.
Waarom de scheur ontstaat bij de vloeistoflijn
De scheur ontstaat ter hoogte van de vloeistoflijn, omdat daar de spanning het hoogst is. Het PTFE aan de vloeistofleiding wordt onderworpen aan het volledige temperatuurverschil tussen de natte en droge secties. De schuifspanning is geconcentreerd op het PTFE-metaalgrensvlak.
De scheur plant zich horizontaal voort langs de vloeistoflijn. Het kan maandenlang een oppervlaktescheur blijven, of het kan de PTFE binnendringen en het metaal blootleggen. Zodra het metaal wordt blootgesteld, begint corrosie en valt de verwarming uit.
Voorkomen van barsten in de vloeistofleidingen
De meest effectieve preventie is om de verwarmer zo te plaatsen dat de vloeistofleiding zich ruim onder de dode band van de vlotterschakelaar bevindt. De bovenkant van het verwarmde gedeelte moet zich minimaal 75 mm onder het minimale vloeistofniveau bevinden. Dit zorgt ervoor dat de verwarmer volledig onder water blijft, zelfs als het niveau zich op het laagste punt van de dode band bevindt.
Een vergrendeling op laag-niveau biedt extra bescherming. De vergrendeling schakelt de stroom naar de verwarming uit als het niveau onder de veilige drempel daalt. De vergrendeling moet onafhankelijk zijn van de vlotterschakelaar en moet handmatig worden gereset.
Een verwarmer met een korter verwarmd gedeelte dat ruim onder de normale vloeistoflijn blijft, biedt marge tegen niveauschommelingen. Als de tank diep genoeg is, zorgt de plaatsing van het verwarmde gedeelte in de onderste helft van de tank ervoor dat deze zelfs bij aanzienlijke niveaudalingen onder water blijft.
| Preventiemaatregel | Effect op scheuren in vloeistofleidingen | Uitvoering |
|---|---|---|
| Lagere verwarmingspositie | Vermijdt dode band | Verwarming montage |
| Vergrendeling op laag-niveau | Onderbreekt de stroom op een laag niveau | Niveausensor en relais |
| Korter verwarmd gedeelte | Houdt de verwarming onder water | Ontwerp van de verwarming |
| Verminderde dode band | Minder niveau fietsen | Upgrade van vlotterschakelaar |
Preventiemaatregelen voor scheuren in vloeistofleidingen in tanks met vlotterschakelaars
Wanneer barsten in de vloeistofleidingen wijzen op een ontwerpprobleem
Een verwarming die scheurt in de vloeistofleiding, ondanks een lage montagepositie en een laag{0}}niveau-vergrendeling, geeft aan dat de dode band van de vlotterschakelaar te groot is voor de toepassing. Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met een korter verwarmd gedeelte, een lagere montagepositie en een laag--niveau-vergrendeling pakt de hoofdoorzaak van scheuren in vloeistofleidingen aan. Het specificatieproces vereist de tankafmetingen, de dode band van de vlotterschakelaar, de normale en minimale vloeistofniveaus en het vereiste wattage. Voor installaties met niveauregeling met vlotterschakelaar vermindert deze toepassing-specifieke aanpak scheuren in de vloeistofleidingen en verlengt de levensduur van de verwarming.
