Чому вам слід уникати використання металевих хомутів для шлангів безпосередньо на холодній секції нагрівача PFA у вологому середовищі?

Холодна частина нагрівача PFA, тобто область над лінією рідини, де полімерна оболонка покриває електричну кінцеву частину, здається механічно міцною та непроникною до зовнішнього впливу. Але у вологих умовах металеві шлангові хомути, затягнуті безпосередньо на цьому холодному сегменті, призводять до прогнозованої послідовності несправностей. Затискач чинить локальну стискаючу силу на PFA, яка демонструє в’язкопружну повзучість при кімнатній температурі. PFA відтікає від затискача протягом тижнів або місяців, знижуючи силу затиску та створюючи незначний зазор. Вологе повітря потрапляє в цей отвір і конденсується на холоднішій металевій частині всередині. Волога, яка потрапила в ізоляцію, призводить до електричного відстеження, зниження опору ізоляції та, зрештою, до проблем із заземленням. Метод невдачі є непомітним. Нагрівач працює регулярно, доки струм витоку не перевищить поріг спрацьовування через багато місяців після встановлення затискача.

Механіка релаксації повзучості та утворення зазору
PFA має модуль розтягування приблизно 600–800 МПа при 20–40 градусах, але помітно повзає під дією безперервного стиску. Звичайний шланговий хомут із черв’ячним приводом, затягнутий із крутним моментом 2–3 Н·м, чинить контактний тиск 5–10 МПа на поверхню PFA, що значно перевищує довгострокову міцність полімеру на стиск-. Первинна повзучість ПФА під стрічкою затискача відбувається протягом перших 24 годин після встановлення затискача та призводить до втрати товщини від 0,1 до 0,3 мм. Подальша вторинна повзучість, з меншою швидкістю, відбувається протягом 500-1000 годин (3-6 тижнів), що призводить до загального зменшення товщини на 0,3-0,8 мм, залежно від температури та вологості. Ця повзучість необоротна. Затискна стрічка виконана з нержавіючої сталі або вуглецевої сталі з оцинкованим покриттям і не буде повзати. Це призводить до втрати сили затиску. Затискач, який спочатку був затягнутий, щоб забезпечити водонепроникне ущільнення, стає достатньо вільним, щоб вільно рухатися по оболонці з ПФА після 2–4 місяців експлуатації у вологому середовищі.

Зазор під затиск нерівний. Максимальна повзучість відбувається біля країв затискної стрічки, утворюючи конічний зазор, який функціонує як капілярний гніт. Термічний цикл (холодна зона нагрівається, коли двигун працює, і охолоджується, коли він не працює) всмоктує вологе повітря в цей зазор і відкладає вологу. Один 24-годинний цикл відносної вологості 80% при 30 градусах з увімкненим обігрівачем протягом 8 годин може принести 0,5–1,0 міліграма води в щілину. Протягом більш ніж 100 циклів на електричних контактах у холодній зоні накопичується волога. Сама оболонка PFA є непроникною в холодній частині (температури < 60 градусів), однак зазор під затискачем забезпечує прямий шлях навколо полімерного бар’єру.

Електричне відстеження та пробій ізоляції
Електрохімічне відстеження починається, коли волога перетинає затискач (який може бути заземлений, якщо він торкається бака) до внутрішнього металевого завершення. Струм витоку протікає через плівку вологи, коли присутня напруга (120-480 В змінного струму). Навіть якщо струм витоку безперервний і становить 0,5 мА, це призводить до локалізованого нагрівання, яке карбонізує органічні забруднювачі на поверхні PFA. Обвуглені маршрути мають менший опір, тому струм збільшується і процес прискорюється. Опір ізоляції між нагрівальним елементом і землею знижується з > 1000 МОм до < 10 МОм через 200-500 годин після першого проникнення вологи. Переривник замикання на землю (GFCI) спрацьовує при витоку 5-30 мА, знеструмлюючи нагрівач. У приміщеннях, не захищених GFCI, струм витоку може зберігатися доти, доки металевий затискач або клема не проржавіє настільки, що створюється розрив або пожежа.

Проблема є найсерйознішою на гальванічних і хімічних обробних підприємствах, де вологість навколишнього повітря перевищує 70% і в повітрі переважають солі або кислотні тумани. Перехід вологи до металевого закінчення прискорює корозію металевого закінчення іонами хлориду з сусідніх ванн для покриття. Сам затискач з нержавіючої сталі не піддається корозії, але мідні або нікелеві клеми в холодній зоні швидко піддаються корозії в присутності вологи, насиченої хлоридом. Перевірка нагрівачів, які вийшли з ладу за допомогою цього механізму, незмінно показує зелені продукти корозії міді на кінці та білі або коричневі відкладення на внутрішній поверхні PFA під розташуванням затискача-прямий доказ проникнення вологи в місці затискача.

Альтернативи методу монтажу з прямим металевим затискачем Механічна безпека Надійність ущільнення від вологи Придатність для вологих середовищ
Металевий шланговий хомут прямий на PFA Середній (початковий) Поганий (розривається після повзучого) Не ​​підходить
Смуга, PFA/PTEE-облицьована металевим затискачем Помірна (менша повзучість) Помірна (лайнер зменшує, але не усуває зазор) Граничний; перевіряти щоквартально.
Затискач (PVDF або PFA) пластик Помірний (низька повзучість на PFA) Помірний (пластик-на-пластику зменшить капілярне проникнення) Помірна вологість
Compression fitting with elastomeric seal (e.g., EPDM or FKM)HighExcellent (seal accommodates creep)Recommended for >70% відносної вологості
Термоусадочна трубка поверх затискача, клейка оболонка Низький (тільки ущільнення) Хороший (спочатку) Термоусадка розповзається, з часом вона втрачає герметичність
Високий відмінний (не потребує механічного затискання) Найкраще підходить для високої вологості та прання
Затискач з нержавіючої сталі з силіконовою подушкою (2 мм) Високий Хороший (30-50% стиснення колодки, поглинання повзучості) Рекомендовано; щороку міняти колодку
Найкращі методи встановлення у вологих умовах
Якщо PFA обігрівач має бути розміщений у навколишньому середовищі з вологістю понад 60% протягом більше ніж 1000 годин на рік, специфікація повинна обмежувати прямі металеві шлангові хомути на холодній частині PFA нагрівача. Формований фланець із PFA або компресійний фітинг, який розподіляє навантаження на велику площу (мінімум 20 мм завширшки) і використовує еластомерне ущільнення (FKM або EPDM), яке підтримує стиснення, незважаючи на повзучість PFA, є кращим способом кріплення кронштейнів або опорних кронштейнів. Три пом'якшення знижують ймовірність відмови, якщо затиск неминучий. Помістіть подушечку з силіконової гуми товщиною 1-2 мм під всю ширину стрічки затискача. Пружне відновлення накладки (60–80% стиснення) компенсує повзучість PFA протягом 12–18 місяців. По-друге, перед прикріпленням накладки нанесіть невеликий шар діелектричного мастила (на основі силікону) на поверхню PFA; мастило закриває мікроскопічні щілини та перешкоджає проникненню вологи. По-третє, після затягування герметизуйте краї стрічки затискача силіконом RTV-затвердіння, щоб створити вторинний бар’єр проти проникнення вологого повітря. Жодне з цих пом’якшень не є таким хорошим, як просто видалення металевого затискача. Для нових специфікацій нагрівача вкажіть інтегрально формовані монтажні кронштейни або фланці, які усувають будь-які затискачі на холодній секції. Додаткова вартість формованого кронштейна (20-50) порівняно з вартістю відмови від замикання на землю, яка зупиняє технологічну лінію на чотири години (20-50) порівняно з вартістю відмови від замикання на землю, яка вимикає технологічну лінію на чотири години (2000-10 000).

Висновок: затискачі витримують повзучість і вологість разом
Металеві шлангові хомути, що контактують із холодною частиною нагрівача PFA, виходять з ладу у вологих умовах, коли PFA зісковзує під дією тривалого стиснення, залишаючи щілину, яка пропускає вологу до електричної кінцевої точки. Діагноз складний, оскільки збій зазвичай виникає через 3-12 місяців після встановлення. Оператор зазвичай замінює нагрівач, не діагностуючи затискач як основну причину, і виникне ряд несправностей. Рішення полягає в тому, щоб встановити без затискачів-з формованими фланцями, компресійними фітингами з еластомерними ущільнювачами або пластиковими затискачами, які імітують поведінку PFA при повзучості. Хоча термін служби наявної установки можна продовжити, замінивши металеві затискачі на силіконові-затискачі з м’якою підкладкою та загерметизувавши краї, ризик не виключається. У будь-якому місці, де відносна вологість постійно перевищує 70%, будь-який затискач на холодній частині слід розглядати як тимчасовий фітинг, який слід замінювати кожні 12 місяців, незалежно від його видимого стану. Найкращим довгостроковим рішенням є те, щоб виробник обігрівача постачав цілісно формовані елементи кріплення, тому не потрібні затискачі, встановлені на місці.