Co powoduje korozję wewnętrznego rdzenia metalowego w grzejniku PTFE i jak ją wykryć?

Płaszcz PTFE jest nienaruszony, jednakże z grzejnika wycieka prąd do masy i nie działa. Wewnątrz być może maleńka dziurka powoli pożerała kwasem rdzeń ze stali nierdzewnej lub miedzi. Ta korozja wewnętrzna jest ukrytą przyczyną awarii grzałek zanurzeniowych z PTFE i często postępuje niezauważona, aż do wystąpienia awarii elektrycznej.

Mechanizm korozji wewnętrznego rdzenia metalowego grzejników PTFE
Wykrycie korozji wewnętrznego rdzenia metalowego grzejnika PTFE jest trudnością, która zaczyna się od bardzo małego uszkodzenia w osłonie PTFE. Wadą tą może być wada produkcyjna, uraz mechaniczny lub długotrwała degradacja chemiczna w miejscu naprężenia.

Po utworzeniu dziury lub mikropęknięcia do systemu izolacyjnego można zassać gorący płyn procesowy, zazwyczaj kwaśny lub zasadowy, w zależności od zastosowania. Płyn jest transportowany poprzez działanie kapilarne wzdłuż powierzchni styku pomiędzy osłoną PTFE a wewnętrznym metalowym rdzeniem.

Sam PTFE jest odporny chemicznie i nie jest zwilżany przez większość kwasów, jednakże obszar styku może stanowić ukryty kanał wejściowy. Korozja zaczyna pojawiać się szybko w momencie zetknięcia się z metalowym rdzeniem.

Etapy procesu korozji są zwykle następujące:

Przedostanie się kwasu przez niewielkie pęknięcie osłonki

Przepływ na powierzchni rdzenia

Miejscowa korozja przewodu miedzianego lub stali nierdzewnej.

Wytwarzanie tlenków i soli metali

Ekspansja spowodowała naprężenie otaczającej warstwy PTFE

Nagromadzenie się-produktów korozji może również powodować wzrost objętości wewnętrznej i dodatkowe rozprzestrzenianie się pęknięć w osłonie PTFE, przyspieszając awarię.

Sygnały awarii elektrycznych i wizualnych
Monitoring elektryczny pozwala zazwyczaj na wczesną diagnozę korozji wewnętrznej, a nie na ocenę wzroku.

Istotnym wskaźnikiem jest zwiększony prąd upływowy do ziemi. W miarę starzenia się systemu izolacyjnego mogą tworzyć się częściowe trasy przewodzenia pomiędzy elementem grzejnym a ziemią. Zwykle wiąże się to z powolnym spadkiem rezystancji izolacji.

Pożądany wynik konwencjonalnego testu rezystancji izolacji (test meggera) przeprowadzonego przy napięciu 500 VDC powinien wynosić wartości powyżej 10 MΩ na dobrym grzejniku. Często pierwszym wykrywalnym sygnałem ostrzegawczym zwyrodnienia wewnętrznego jest tendencja spadkowa w czasie.

Inne objawy mogą obejmować:

Zmiana oporu elektrycznego elementu grzejnego w czasie

Przerywane wyłączenia spowodowane zwarciem doziemnym

Miejscowe ciemnienie lub odbarwienie na powierzchni osłony

Małe odkształcenie pęcherzyków na izolacji PTFE

W pewnych okolicznościach w miejscu wejścia może wystąpić łagodne zielone lub brązowe zabarwienie w wyniku migracji rozpuszczonych jonów metali na zewnątrz.

Otwór może być mikroskopijny i niezauważalny dla oka, a do wykrycia go na wczesnym etapie może być konieczna diagnostyka elektryczna.

Techniki wykrywania i monitorowania
Testy predykcyjne i inspekcje rutynowe uzupełniają się, zapewniając skuteczny sposób wykrywania korozji wewnętrznej w rdzeniu:

Trend rezystancji izolacji
Regularne testowanie meggera jest najbardziej niezawodnym wczesnym ostrzeżeniem. Trend rezystancji izolacji zwykle maleje przed całkowitym przebiciem elektrycznym. Systemy ciągłego monitorowania mogą poprawić wykrywanie poprzez wykrywanie szybkich zmian prądu upływowego.

Kontrola wizualna
Rutynowa kontrola może wykryć drobne nieregularności powierzchni, takie jak pęcherze, przebarwienia lub miejscowy obrzęk osłony PTFE. Objawy takie często sugerują wewnętrzną aktywność chemiczną i pogorszenie struktury.

Monitorowanie wydajności elektrycznej.
Nietypowe zużycie energii przez grzejnik lub-niejednorodne zachowanie podczas ogrzewania może wskazywać na częściowe uszkodzenie wewnętrzne. Tego typu objawy zwykle pojawiają się, gdy izolacja zaczyna się już pogarszać.

Postęp i konsekwencje ryzyka niepowodzenia
Zwykle, gdy rdza jest widoczna na zewnątrz, integralność grzejnika jest zniszczona nie do naprawienia. Na tym etapie uszkodzenia strukturalne rdzenia wewnętrznego i systemu izolacji są zwykle bardzo zaawansowane.

Praca przez dłuższy czas w tych ustawieniach zwiększa ryzyko:

Całkowite zwarcie-elektryczne

Wyłączenie z powodu zwarcia doziemnego i zatrzymanie procesu

Potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa w przewodzących płynach procesowych

Znaki zewnętrzne są często wykrywane zanim konieczna jest wymiana.

Dyscyplina profilaktyki poprzez monitorowanie
Główną przyczyną korozji wewnętrznej jest uszkodzenie integralności powłoki. Jeszcze bardziej odporne systemy PTFE opierają się na ciągłości bariery fizycznej, aby zapobiec przedostawaniu się substancji chemicznych.

Dlatego regularne testowanie rezystancji izolacji jest ważne dla wczesnego wykrywania. Jednak dane dotyczące trendów są bardziej przydatne niż pojedyncze-miary, ponieważ trendy degradacji w czasie są często bardziej odkrywcze niż odczyty pojedynczego-punktu.

Abstrakcyjny
Korozja wewnętrznego rdzenia metalowego grzejników PTFE to postępujący mechanizm awarii, w którym drobne pęknięcia powłoki umożliwiają dostęp płynów procesowych do przewodnika. Wykrywanie odbywa się głównie poprzez badania elektryczne, przede wszystkim poprzez pomiar rezystancji izolacji przy napięciu 500 VDC, przy wartościach powyżej 10 MΩ wskazujących na dobry stan izolacji [23].

Rutynowe monitorowanie może wcześnie wykryć problemy, zapobiegając nagłym awariom ogrzewania i nieplanowanym przestojom procesów. Nawet najbardziej odporna chemicznie powłoka jest barierą, którą należy często testować pod kątem długoterminowej trwałości w wymagających warunkach przemysłowych.