Tepelný výměník z PTFE je vyřazen z provozu poté, co si obsluha všimne malých netěsností vznikajících v blízkosti ohybu trubky a na okraji trubkovnice. Vizuální kontrola odhalí síť extrémně jemných trhlin vyzařujících podél povrchu. Tabulky chemické kompatibility potvrzují, že procesní kapalina je přijatelná pro PTFE. Provozní teploty nikdy nepřekročily konstrukční limity. Neobjevují se žádné známky oděru, nárazu nebo přetlaku. Poškození vypadá mechanicky, přesto nedošlo k mechanickému přetížení. Tento typ záhadného selhání často vede k nesprávným závěrům, dokud se nezohlední méně zřejmý mechanismus: praskání způsobené pnutím.
Environmentální stresové praskání (ESC) popisuje způsob porušení, při kterém dochází k prasknutí polymeru v důsledku kombinovaného působení tahového napětí a chemického prostředí, které oslabuje odolnost vůči růstu trhlin. Ani jeden faktor sám o sobě by normálně materiál nepoškodil. PTFE je široce známý pro svou chemickou inertnost a odolnost vůči korozi, ale jako všechny polymery má mikrostrukturu citlivou na dlouhodobé-namáhání. Pokud v materiálu existuje mechanické napětí, určité chemikálie mohou dramaticky urychlit šíření trhlin, i když chemicky nerozpouštějí nebo nedegradují polymer.
Mechanismus se zásadně liší od koroze. Při korozi chemická látka reaguje s materiálem a spotřebovává jej. Při environmentálním stresovém praskání působí chemikálie spíše jako zprostředkovatel než jako útočník. Molekuly pronikají do mikroskopických povrchových oblastí a snižují mezimolekulární soudržnost, čímž snižují energii potřebnou k rozšíření trhliny. Po iniciaci se trhlina šíří pod napětím hluboko pod normální pevností materiálu. Proto se zdá, že výměník selhal „pod hodnocením“, což vytváří zmatek během analýzy selhání.
Hnací silou je zbytkové napětí. Trubky a ohyby výměníku tepla z PTFE se vytvářejí tepelným tvarováním a manipulací při instalaci. I pečlivá výroba zanechává lokalizovaná tahová napětí, zejména na vnější straně ohybů, kde dochází k protahování. Instalace může zvýšit napětí v důsledku nesouososti potrubí, nadměrného utažení příruby nebo omezené tepelné roztažnosti. Tepelné cyklování během provozu pak tyto oblasti opakovaně zatěžuje a udržuje konstantní hnací sílu trhlin-v průběhu času.
Agenti proti stresu-spouštějí druhou část mechanismu. Fluoropolymery odolávají většině kyselin a zásad, ale některé sloučeniny mohou stále podporovat růst trhlin. Povrchově aktivní látky jsou dobře-známou kategorií, protože snižují povrchovou energii a pronikají mikrodutinami. Některá organická rozpouštědla při zvýšené teplotě mohou působit podobně, zejména v kombinaci s mechanickým namáháním. Tento účinek mají také některá procesní aditiva, smáčedla a čisticí chemikálie. Chemická látka viditelně nenapadá povrch PTFE, takže samy tabulky kompatibility nedokážou předpovědět selhání.
Charakteristické vzory trhlin pomáhají odlišit ESC od jiných poškození. Trhliny jsou obvykle extrémně jemné a často se větví do více směrů. Objevují se v oblastech s nejvyšším tahovým napětím: vnější poloměry ohybu, v blízkosti oblastí upnutých přírub a kolem spojů trubkovnice. Povrch lomu obvykle vypadá spíše matně než roztavený nebo erodovaný. V počátečních fázích může výměník projít tlakovými zkouškami, protože trhliny zůstávají mělké; únik začíná až poté, co se propojí tloušťkou stěny.
Terénní průzkumy často odhalí-zbytkové napětí způsobené instalací jako rozhodující faktor. Napětí potrubí přenášené do trysky výměníku mírně deformuje trubkovnici a koncentruje napětí kolem vstupů trubek. Při vystavení procesním proudům-obsahujícím slabé povrchově aktivní látky se během měsíců postupně tvoří trhliny. Samotné prostředí by nenamáhanou součástku nepoškodilo a samotné namáhání by bez chemikálie zůstalo neškodné. Společně vytvářejí neúspěch.
Prevence proto vyžaduje řešení jak mechanických, tak chemických vlivů. Mechanická konstrukční opatření jsou vysoce účinná. Větší poloměry ohybu snižují vnější-napětí vláken během výroby. Správně vyrovnané potrubí zabraňuje trvalému vnějšímu zatížení. Nezávislé podpěry potrubí zabraňují vibracím a přenosu hmotnosti do pláště výměníku. Řízený krouticí moment šroubů zabraňuje lokální deformaci na přírubách. Ponechání prostoru pro tepelnou roztažnost zabraňuje cyklickému namáhání tahem při změnách teploty.
Stejně důležitá je kontrola procesu. Identifikace potenciálních stresových-praskacích činidel v kapalině - včetně stopových přísad a čisticích roztoků - pomáhá určit riziko. Pokud nelze taková činidla eliminovat, snížení mechanického namáhání se stává ještě důležitější. V některých případech nabízejí alternativní druhy fluoropolymerů nebo modifikované způsoby zpracování zlepšenou odolnost proti šíření trhlin zvýšením molekulárního zapletení nebo snížením koncentrace vnitřního napětí.
Praskání vlivem okolního prostředí představuje nenápadný, ale dobře{0}}zdokumentovaný způsob selhání v zařízení pro přenos tepla z polymerů. Absence viditelné koroze často svádí úsilí o odstraňování problémů s nesprávnými příčinami, jako jsou výrobní vady nebo odchylky tlaku. Pečlivé vyhodnocení zbytkového napětí, poloměru ohybu, vyrovnání instalace a chemického složení obvykle odhalí skutečný mechanismus.
Spolehlivý provoz závisí na uznání, že chemická odolnost sama o sobě nezaručuje trvanlivost konstrukce. Když koexistují tahové napětí a činidla vytvářející trhliny při napětí{1}}, může i vysoce inertní PTFE předčasně prasknout. Začlenění konstrukčních prvků-pro odlehčení stresu a přezkoumání procesní chemie během specifikace poskytuje praktickou bezpečnostní rezervu. Pro náročné aplikace zahrnující povrchově aktivní látky nebo zahřívané organické směsi umožňuje konzultace se zkušenými výrobci a specialisty na materiály výběr konstrukčních detailů, které odolávají šíření trhlin a prodlužují životnost výměníku.
