Foto-Starzenie oksydacyjne wywołane nieosłoniętym zewnętrznym promieniowaniem UV
Zewnętrzne zbiorniki do oczyszczania ścieków, linie wytrawiania metali na wolnym-powietrzu i odsłonięte systemy cyrkulacji substancji chemicznych instalują grzałki zanurzeniowe z PTFE bez pełnej osłony UV. Ciągłe promienie słoneczne i ultrafioletowe dzień po dniu bombardują zewnętrzną powłokę z fluoropolimeru. Większość zespołów konserwacyjnych sprawdza jedynie korozję ciekłą i działanie ogrzewania, ignorując wysokoenergetyczne fotony UV-rozrywające stabilne łańcuchy molekularne węgla-fluoru i wywołujące nieodwracalne-fotoutlenianie. W przeciwieństwie do urządzeń osłoniętych w pomieszczeniach zamkniętych, w grzejnikach zewnętrznych po miesiącach skumulowanego promieniowania UV na wszystkich odsłoniętych powierzchniach rur powstają jednolite kredowanie, kruchość i mikro{7}pęknięcia, co drastycznie skraca żywotność. Dane z obserwacji w terenie zewnętrznym pokazują, że grzejniki pokryte osłoną UV utrzymują stabilną żywotność wynoszącą 18–24 miesięcy, podczas gdy w przypadku niezabezpieczonych jednostek wystawionych na bezpośrednie działanie promieni słonecznych w ciągu 10 miesięcy rozwijają się rozległe pęknięcia powierzchniowe. W tym artykule omówiono mechanizmy degradacji przez foto-oksydację UV, wyjaśniono podstawowy kompromis inżynieryjny-między inwestycją w ekranowanie zewnętrzne a długoterminową-trwałością grzejnika, a także przedstawiono stopniowane standardy dopasowania grzejników odpornych na promieniowanie UV.
Podstawowy kompromis inżynieryjny-pomiędzy konfiguracją osłony UV a kosztami eksploatacji obiektu
Zainstalowanie metalowej osłony, nieprzezroczystej plastikowej osłony lub osłon-blokujących promieniowanie UV całkowicie izoluje grzejniki od słonecznego promieniowania ultrafioletowego i spowalnia starzenie się fluoropolimerów, jednak dodatkowe konstrukcje ekranujące podnoszą początkowe koszty budowy i zajmują przestrzeń na zewnątrz warsztatu. Używanie grzejników bez dedykowanych osłon UV pozwala zaoszczędzić na układzie i wydatkach na sprzęt, ale-długoterminowe foto-utlenianie UV stale uszkadza płaszcz PTFE i prowadzi do częstych przedwczesnych kosztów wymiany. Standardowa, niezmodyfikowana grzałka zanurzeniowa z formowanego PTFE nie zawiera dodatków stabilizujących promieniowanie UV. Jego struktura molekularna z czystego fluoropolimeru nie jest odporna na działanie-wysokoenergetycznych fotonów UV w przypadku długotrwałej- ekspozycji na zewnątrz.
Tabela dziennej intensywności ekspozycji na promieniowanie UV i ryzyko degradacji grzałki zanurzeniowej PTFE
| Poziom ekspozycji na promieniowanie UV na zewnątrz | Dzienny czas bezpośredniego nasłonecznienia | Zdjęcie-Szybkość degradacji utleniającej | Średnia stabilna żywotność | Zalecana konstrukcja grzejnika odporna na promieniowanie UV- |
|---|---|---|---|---|
| Niskie promieniowanie UV, częściowy cień budynku,<3h sunlight daily | Krótkie, przerywane promieniowanie UV | Powolne, słabe matowe kredowanie powierzchni | 17–23 miesiące | Standardowa grzałka zanurzeniowa z formowanego PTFE |
| Średnie promieniowanie UV,-półotwarty ogród, 3–6 godzin bezpośredniego światła słonecznego | Średnie skumulowane bombardowanie fotonami | Umiarkowane równomierne powstawanie-pęknięć | 11–15 miesięcy | Grzałka zanurzeniowa z PTFE o średniej grubości-środkach stabilizujących UV |
| High UV, fully open unshaded tank, >Słońce świeci przez całą dobę--przez całą dobę | Trwałe intensywne promieniowanie ultrafioletowe | Szybkie łamliwe łuszczenie się i przerzedzanie ścianek całej rurki | 4–9 miesięcy | Grzałka zanurzeniowa z grubego-ściennego PTFE o wysokim stężeniu, stabilizowana promieniami UV |
Foto UV-Mechanizm podwójnej degradacji przez utlenianie
Fotony UV o wysokiej-energii przenikają przez zewnętrzną powierzchnię PTFE i uderzają w długie łańcuchy molekularne fluorowęglowodorów, rozrywając strukturę wiązań C-F i generując wolne rodniki. Ciągła reakcja foto-utleniania zamienia gładką powierzchnię rury w warstwę sproszkowanej kredy, eliminując elastyczność powierzchni i powodując kruchość całego płaszcza. W przeciwieństwie do miejscowej korozji chemicznej, uszkodzenia UV równomiernie pokrywają każdą odsłoniętą powierzchnię, bez skoncentrowanych stref uszkodzeń. Powtarzające się zmiany temperatury w ciągu dnia-w nocy wzmacniają mikropęknięcia-wywołane promieniami UV. Rosa, deszcz i opary procesowe przedostają się przez maleńkie szczeliny powierzchniowe podczas nocnego chłodzenia, przenosząc korozyjne jony do szczelin pomiędzy płaszczem PTFE a izolacją wewnętrzną. Przewodzące pozostałości jonów tworzą trwałe kanały wyciekowe wewnątrz warstw izolacyjnych włókien, stale zmniejszając ogólną rezystancję izolacji ze zmianą na zmianę. Kredowane, szorstkie powierzchnie uszkodzone{{12} przez promieniowanie UV z łatwością wychwytują kurz, szlam metalowy i osady kryształków soli podczas operacji produkcyjnych. Te warstwy zanieczyszczeń tworzą bariery termiczne i tworzą rozproszone gorące punkty, co dodatkowo przyspiesza pękanie łańcuchów molekularnych i ścieńczenie ścian, tworząc samo-nasilający się cykl foto-utleniania i starzenia termicznego, charakterystyczny dla sprzętu zewnętrznego.
Zagrożenia produkcyjne spowodowane degradacją płaszcza UV
Jednolite-mikro{1}}pęknięcia generowane przez promieniowanie UV stale obniżają rezystancję izolacji, powodując częste{{2}wyłączanie zasilania zabezpieczającego przed wyciekami i przerywanie ciągłych harmonogramów przetwarzania wsadowego ścieków zewnętrznych. Kruche, sproszkowane fragmenty PTFE odklejają się do cieczy technologicznej, wprowadzając zanieczyszczenia fluoropolimerowe i zakłócając standardy testowania jakości wody w celu sprawdzenia zgodności zrzutów. Rozległe gorące punkty na powierzchni pod wpływem promieni UV przyspieszają starzenie termiczne wewnętrznego przewodu grzejnego i izolacji, zwiększając ryzyko penetracji otworów rurowych i nagłych-zwarć. Pęknięte-płaszcze uszkodzone przez promieniowanie UV tracą skuteczność-ścierania, ulegając przyspieszonemu zużyciu na skutek krążących cząstek stałych zawieszonych w niefiltrowanej cieczy procesowej znajdującej się na zewnątrz.
Stopniowe dopasowywanie i rozwiązania łagodzące ekspozycję na promieniowanie UV
W częściowo zacienionych zbiornikach zewnętrznych z ograniczonym dziennym nasłonecznieniem można zastosować standardową grzałkę zanurzeniową z formowanego PTFE; dodaj tymczasowe plandeki podczas szczytowego natężenia promieniowania UV w południe, aby skrócić czas naświetlania. Pół-otwarte zewnętrzne linie chemiczne o średnim dziennym nasłonecznieniu. Wybierz podgrzewacz zanurzeniowy z PTFE z-mieszanką stabilizatora UV o średniej grubości-ściankach. Wbudowane-dodatki chroniące- przed promieniowaniem UV absorbują fotony-o wysokiej energii i hamują rozszczepianie łańcucha fluorowęglowego. Całkowicie niezacienione, zewnętrzne zbiorniki do oczyszczania ścieków, działające przez całą dobę, z intensywnym,-czasem działania promieni UV, muszą być wyposażone w grzałkę zanurzeniową z PTFE o wysokiej-stężeniu, stabilizowaną promieniami UV, o grubych-ścianach. Gęsta modyfikowana bariera fluoropolimerowa znacznie poprawia odporność na trwałą erozję foto-oksydacyjną. Zasady optymalizacji dodatkowej osłony UV: zainstaluj metalowe osłony przeciwsłoneczne nad miejscami montażu zbiornika; nałóż nieprzezroczystą powłokę-przeciw promieniom UV na zewnętrzne ramy zbiornika; regularnie czyść kredowe pozostałości UV z powierzchni grzejników, aby ograniczyć gromadzenie się-zabrudzeń izolacyjnych.
Wniosek
Powszechna przedwczesna kruchość i pękanie powierzchni zewnętrznej grzałki zanurzeniowej PTFE ma swoje źródło w-wywołanym promieniowaniem UV-fotoutlenianiu, które powoduje rozbicie łańcuchów molekularnych fluoropolimeru, a nie w wyniku korozji w wyniku kąpieli chemicznej w pomieszczeniach. Zwykłemu czystemu, niezmodyfikowanemu PTFE brakuje dodatków stabilizujących promieniowanie UV i pogrubionego wzmocnienia ścian, aby wytrzymać-długie działanie promieniowania słonecznego na zewnątrz. Konstruowanie specjalnych obiektów chroniących przed promieniami UV i wybieranie formowanych grzejników o grubych-ściankach ze stabilizacją UV, dostosowanych do godzin dziennej ekspozycji na światło słoneczne, może skutecznie zapobiec kredowaniu powierzchni i rozprzestrzenianiu się-pęknięć rur. Niestandardowy stosunek mieszania stabilizatora UV i parametry grubości ścianki wzmocnionej rury można zaprojektować w oparciu o warunki zacienienia na zewnątrz, aby utrzymać nienaruszoną wydajność grzewczą w systemach zbiorników do obróbki mokrej na świeżym powietrzu{{9}.
