Dlaczego grzejnik PFA może ulec awarii w wyniku korozji szczelinowej na styku złączki zaciskowej z osłoną?

Grzejniki PFA montuje się najczęściej przez ściany zbiornika za pomocą złączy zaciskowych. Łącznik zapewnia uszczelnienie poprzez dociśnięcie-o-ringu lub tulei do osłony z PFA. Przestrzeń pomiędzy wciśniętą złączką a płaszczem wychwytuje płyny procesowe lub kondensat. Uwięziona w nim ciecz z czasem ulega stagnacji i jest bardziej stężona niż płyn masowy w wyniku parowania i reakcji chemicznych. W trudnych warunkach (kwasy, chlorki, utleniacze) stojąca ciecz powoduje przyspieszoną korozję metalowego rdzenia pod PFA, mimo że sam PFA nie ulega erozji. Produkty korozji (sole metali) zajmują więcej miejsca niż oryginalny metal oraz pęcznieją i rozbijają PFA od środka. Ten proces korozji szczelinowej powoduje uszkodzenie złącza montażowego w ciągu 6–24 miesięcy bez uszkodzenia pozostałej części grzejnika. Zapobieganie wymaga zamknięcia szczeliny lub zastosowania mocowania kołnierzowego, które usuwa strefę zastoju.

Mechanizm korozji szczelinowej
Złączka zaciskowa tworzy niewielką przestrzeń (10–100 µm) pomiędzy tuleją a osłoną z PFA. Ciecz procesowa przenika do tej przestrzeni poprzez działanie kapilarne. Nie ma przepływu objętościowego, dlatego ciecz pozostaje w stagnacji. Parowanie na styku ciecz/powietrze (jeśli złączka znajduje się powyżej linii cieczy) lub interakcje chemiczne (kwas atakujący jony metali) koncentrują wrogie gatunki. Jony chlorkowe mogą się skoncentrować do 10-100 razy powyżej poziomu masowego. Skoncentrowane cząsteczki przenikają przez cienką ściankę PFA (obszar sprasowany może mieć mniejszą grubość) i atakują metalowy rdzeń. Rozpuszczenie metalu powoduje powstanie Fe3+, Cr3+, Ni2+, które reagują z Cl- i SO4 2-, tworząc sole metali. Sole te stanowią 2-4 razy większą objętość metalu rodzimego. Kryształy soli rosną, wypychając PFA i powodując powstawanie pęcherzy i pękanie. Kiedy pojawia się pęknięcie, płyn procesowy ma bezpośredni kontakt z rdzeniem, a awaria następuje szybko.

PFA jest odporny na chemikalia, ale rdzeń metalowy nie. Korozja szczelinowa jest niewidoczna – złączka może wyglądać dobrze z zewnątrz, ale rdzeń jest wyżarty pod spodem.

Czas do awarii a ważność usługi
Środowisko pracy Temperatura (stopnie) Korozja szczelinowa Czas uszkodzenia (miesiące) Widoczne oznaki zewnętrzne Mechanizm uszkodzenia
Fresh Water, pH 7 50 >60 (rzadko) Brak Znikome
Rozcieńczony HCl (5%) 60 24–36 Niewielki obrzęk w miejscu dopasowania Pęcherze
Rozcieńczony HCl (10%) 80 12-18 Pęczniejąca brązowa plama Pękanie montażowe
Stężony HCl (30%) 80 6–12 Pęcherze, płacz Wyciek
20% H2SO4 z chlorkami 90 4-8 Pęcznienie, osad soli Pęknięcie
Woda morska (3,5% NaCl) 60 12-24 Biały osad (chlorki) Wżery w rdzeniu
Wybielacz (NaOCl, 5% aktywnego) 50 6-12 Żółte plamy, obrzęk Pęcherze HF (10%) 60 8-16 Biały osad (fluorki metali) Pękanie
Wykrywanie i kontrola
Korozja szczelinowa jest trudna do wczesnego zidentyfikowania, ponieważ uszkodzenie jest ukryte pod złączką. Objawy obejmują:

Wybrzuszenie PFA bezpośrednio przylegającego do kształtki (wybrzuszenie o długości 5-20 mm).

Przebarwienia (brązowe, zielone lub białe) wokół oprawy.

Nieszczelna uszczelka. Wyciek cieczy pomiędzy złączką a PFA.

Niska rezystancja izolacji (<100 MΩ) (moisture ingress to core)

Coroczna kontrola: najpierw odłącz-nagrzewnicę od zasilania, następnie lekko poluzuj złączkę zaciskową i przesuń do tyłu o 10-20 mm, aby sprawdzić znajdującą się poniżej powierzchnię PFA. Poszukaj wżerów, obrzęków lub przebarwień. Wymień grzejnik i przeprojektuj montaż, jeśli występuje.

Skuteczność metody zapobiegania Koszt wdrożenia
Wymiana złączki zaciskowej na mocowanie kołnierzowe 95% (eliminuje szczelinę) Wysoka (nowa konstrukcja kołnierza)
Uszczelnij szczelinę silikonem lub żywicą epoksydową 70–80% Niska. Po dokręceniu złączki nałóż uszczelniacz

Strumień wody na interfejsie przyłączeniowym
Uszczelnij szczelinę za pomocą złączki z dodatkowym-pierścieniem uszczelniającym