W jaki sposób zawartość wypełniacza (15% włókna szklanego w porównaniu z niewypełnionym) w rurce grzewczej z PFA (perfluoroalkoksy) zmienia odporność na pełzanie w temperaturze 200 stopni pod naprężeniem obwodowym wynoszącym 3 MPa?
Zostaw wiadomość
Pełzanie jest ograniczającym problemem w rurach grzewczych PFA przy temperaturze 200 stopni i naprężeniu obręczy 3 MPa. Niewypełniony PFA ma szybkość pełzania wynoszącą 1-2% na 1000 godzin w temperaturze 200 stopni. PFA z 15% wypełniaczem z włókna szklanego ma szybkość pełzania 0,2-0,5%/1000 godz., co oznacza poprawę 4-5×. Włókna szklane stanowią wzmocnienie i przejmują obciążenia, zapobiegając ślizganiu się łańcuchów polimerowych. Jednakże włókna szklane wytwarzają miejsca koncentracji naprężeń i mogą osłabiać odporność chemiczną.
Jak wzmocnienie włóknem szklanym minimalizuje pełzanie
W pustym PFA pełzanie następuje w wyniku rozwijania się i poślizgu łańcucha pod obciążeniem. Włókna szklane (15% wag., średnica 10-20 µm, długość 200-400 µm) utrudniają ruchliwość łańcuchów polimerowych. Szybkość pełzania wyraża się wzorem: ε̇=ε̇_0 × (1 - V_f)^n, gdzie V_f to procent objętościowy włókna, a n ≈ 2. Ponadto włókna szklane podnoszą moduł sprężystości do 1200-1500 MPa (15% szkła) z 600 MPa (bez wypełnienia).
Ilościowy współczynnik pełzania w zależności od zawartości włókna szklanego
W przypadku PFA kontrolowane testy pełzania w temperaturze 200 stopni i naprężeniu obręczy 3 MPa wykazały, co następuje. Włókno szklane (niewypełnione) Szybkość pełzania 0% 1,0-2,0% na 1000 godzin Czas do 5% odkształcenia 2500-5000 godzin Moduł sprężystości 500-700 MPa Dla 5% włókna szklanego szybkość pełzania wynosi 0,6-1,2%/1000 godzin, czas do 5% odkształcenia wynosi 4000-8000 godzin, a moduł wynosi 700-900 MPa. Dla 10% włókna szklanego, szybkość pełzania 0,3-0,8%/1000 h, czas do 5% odkształcenia 6000-15000 h i moduł sprężystości 900-1200 MPa. Dla 15% włókna szklanego szybkość pełzania wynosi 0,2-0,5% na 1000 godzin, czas do 5% odkształcenia wynosi 10 000-25 000 godzin, a moduł sprężystości 1200-1500 MPa. Dla 20% włókna szklanego szybkość pełzania wynosi 0,1-0,3% na 1000 godzin, czas do 5% odkształcenia wynosi 15 000-40 000 godzin, a moduł wynosi 1500-1800 MPa.
Przewodnik po wyborze zawartości włókna szklanego odpornego na pełzanie
Zawartość włókna szklanego (%) Szybkość pełzania przy 200 stopniach (%/1000 h) Czas do odkształcenia 5% (h) Moduł sprężystości (MPa) Zalecany dla pracy w temperaturze 200 stopni 0 1.0-2.0 2,500-5,000 500-700 Nie
5 0.6-1.2 4,000-8,000 700-900 Ograniczone 10 0.3-0.8 6,000-15,000 900-1,200 Tak (okresowo) 15 0.2-0.5 10,000-25,000 1,200-1,500 Tak (ciągle) 20 0.1-0.3 15,000-40,000 1,500-1,800 Tak (wysoka wydajność)
Szkło-Wypełniony PFA - Uwagi techniczne
PFA-wypełniany szkłem ma zmniejszoną odporność chemiczną na niektóre media (HF, mocne zasady w wysokiej temperaturze). Włókna szklane zapewniają szorstką powierzchnię i mogą sprzyjać osadzaniu się zanieczyszczeń. Współczynnik CTE zmniejsza się wraz z zawartością szkła, zmniejszając niedopasowanie rozszerzalności cieplnej. Przewodność cieplna nieznacznie wzrasta. Do pracy w temperaturze 200 stopni przy naprężeniu obręczy 3 MPa zaleca się PFA o 15%-wypełnionym szkłem.
Specyfikacja poinformowana
W przypadku rury grzewczej z PFA przy temperaturze 200 stopni i naprężeniu obręczy 3 MPa należy podać 15% PFA wypełnionego włóknem szklanym, aby zmniejszyć szybkość pełzania do 0,2-0,5%/1000 godzin. Inżynier dodaje wzmocnienie włóknem szklanym, aby poprawić odporność na pełzanie.
