Tajemnica Czarnej Plamy
Technik zajmujący się konserwacją pobierający rutynowo próbkę kondensatu z wymiennika ciepła PTFE zauważa drobne czarne cząstki zawieszone w skądinąd przejrzystej cieczy. Cząstki są maleńkie-większość poniżej 0,1 mm-i powoli osiadają. Po roztarciu między palcami pozostawiają ciemną smugę. Natychmiastowa obawa: czy PTFE ulega degradacji? Czy wymiennik ciepła ulega awarii?
Odpowiedź zazwyczaj brzmi: nie. PTFE nie wytwarza czarnych cząstek podczas rozkładu. Rozkład termiczny PTFE w temperaturach powyżej 260 stopni daje białe lub bezbarwne produkty gazowe, a nie czarne ciała stałe. Czarne cząsteczki powstają w innym miejscu układu parowego. Jednak ich obecność w kondensacie z tego konkretnego wymiennika wymaga przeprowadzenia badań w celu zidentyfikowania źródła i zapobieżenia przedostawaniu się cząstek do urządzeń końcowych lub, jeśli wymiennik jest używany w procesie w-pętli zamkniętej, zanieczyszczeniu produktu.
Systematyczne podejście diagnostyczne śledzi pochodzenie cząstek i określa, czy wskazują one na problem wymagający działań naprawczych.
Diagnostyka różnicowa
Czarne cząstki w kondensacie pary mają cztery możliwe źródła w układzie z wymiennikiem ciepła PTFE. Każdy z nich wytwarza cząstki o odmiennych cechach, które pomagają w postawieniu diagnozy.
Produkty korozji rurociągów parowych: Najczęstszym źródłem jest tlenek żelaza (magnetyt, Fe₃O₄) powstający w wyniku korozji wewnętrznej stalowych rurociągów parowych. Magnetyt tworzy się w postaci czarnego, magnetycznego proszku, który jest gęsty i szybko osiada. Jest przyciągany przez magnes-w ramach prostego testu pola, który odróżnia go od innych czarnych cząstek.
Przenoszenie kotła: Woda kotłowa zawiera rozpuszczone i zawieszone ciała stałe. Podczas przenoszenia kropelki wody z kotła porwane przez parę przenoszą te ciała stałe do układu parowego. Do substancji stałych zaliczają się chemikalia do obróbki kotłów, osady powodujące twardość i produkty korozji. Mają postać drobnego, często brązowawego-czarnego proszku.
Degradacja elastomerów: uszczelki,-pierścienie uszczelniające i gniazda zaworów w układzie parowym są wykonane z EPDM, PTFE lub innych elastomerów. Degradacja termiczna i chemiczna tych materiałów powoduje powstawanie czarnych, gumowatych cząstek, które są ściśliwe, a czasem lepkie. Nie osiadają tak szybko jak magnetyt i nie są-magnetyczne.
Zanieczyszczenia zewnętrzne wprowadzone podczas konserwacji: Brud, pozostałości oleju po obróbce lub wióry metalowe wprowadzone podczas modyfikacji lub napraw rurociągów pojawiają się w kondensacie po wykonaniu prac. Moment pojawienia się cząstek w stosunku do czynności konserwacyjnych ma charakter diagnostyczny.
| Charakterystyka cząstek | Korozja rurociągów parowych | Przeniesienie kotła | Degradacja elastomerów | Degradacja PTFE (rzadko) |
|---|---|---|---|---|
| Kolor | Czarny (magnetyt) | Brązowawo-czarne | Czarny | Biały lub bezbarwny (nie czarny) |
| Odpowiedź magnetyczna | Silnie magnetyczny | Słabo magnetyczny | Nie{0}}magnetyczny | Nie{0}}magnetyczny |
| Tekstura | Twardy, szorstki | Dobra, pudrowa | Gumowy, ściśliwy | N/A |
| Stawka rozliczeniowa | Szybki (gęsty) | Umiarkowany | Powolny (niska gęstość) | N/A |
| Kształt cząstek pod mikroskopem | Kątowy, krystaliczny | Nieregularny, zbrylony | Zaokrąglone, czasem włókniste | N/A |
| Korelacja czasowa | Ciągły; wzrasta wraz z wiekiem rur | Przerywany; koreluje z wahaniami poziomu kotła | Progresywny; wzrasta wraz z wiekiem uszczelki | N/A |
Sprawdzenie, czy PTFE nie jest źródłem
Ostatecznym testem wykluczającym wymiennik ciepła PTFE jako źródło cząstek jest porównanie przed-i-po. Zainstaluj filtr siatkowy lub filtr przed wymiennikiem, a drugi za nim. Jeśli cząstki są obecne w dole strumienia, ale nie w górze, wymiennik je generuje. Jeśli cząstki są obecne w obu miejscach, źródło znajduje się powyżej.
W szczególności w przypadku PTFE analiza chemiczna cząstek za pomocą spektroskopii FTIR może określić, czy zawierają one fluoropolimer. PTFE ma charakterystyczne widmo absorpcji, które jest jednoznaczne. Jeśli widmo FTIR cząstek nie odpowiada PTFE, wymiennik jest zwolniony.
W praktyce wymienniki ciepła PTFE prawie nigdy nie wytwarzają czarnych cząstek. Produkty degradacji materiału są gazowe lub białe. Niezmiennie stwierdzano, że czarne cząstki występujące w wymienniku PTFE pochodzą z metalowych elementów znajdujących się wcześniej i jedynie przechodzą przez wymiennik.
Działania korygujące według źródła
Po zidentyfikowaniu źródła cząstek następuje podjęcie działań naprawczych. W przypadku korozji rurociągów parowych: ulepszone uzdatnianie wody kotłowej w celu podniesienia pH i zmniejszenia ilości rozpuszczonego tlenu; instalacja filtra pary przed wrażliwym sprzętem. W przypadku przeniesienia kotła: regulacja poziomu kotła; obróbka przeciwpieniąca-; instalacja separatora pary. W przypadku degradacji elastomeru: wymiana uszkodzonych uszczelek i uszczelek na materiały odporne na wysoką-temperaturę-kompatybilne z parą.
Sam wymiennik ciepła PTFE nie wymaga żadnych działań naprawczych-a jedynie potwierdzenia, że nie jest źródłem, czego dostarcza proces diagnostyczny.
Streszczenie
Drobne czarne cząstki w kondensacie wymiennika ciepła PTFE pochodzą z elementów układu parowego poprzedzającego-korodujących rur stalowych, zanieczyszczeń z kotła lub rozkładających się elastomerów-a nie z samego PTFE. W wyniku rozkładu termicznego PTFE powstają białe produkty gazowe, a nie czarne ciała stałe. Systematyczna diagnostyka z wykorzystaniem badań magnetycznych, mikroskopii przed-i-filtracją oraz spektroskopii FTIR identyfikuje prawdziwe źródło i wskazuje działania naprawcze. Wymiennik ciepła PTFE prawie nigdy nie jest źródłem.
Wsparcie techniczne w zakresie identyfikacji źródła cząstek kondensatu jest dostępne po przedłożeniu próbek cząstek, konfiguracji systemu parowego, szczegółów uzdatniania wody w kotle i wszelkich niedawnych czynności konserwacyjnych.
