Kompresní armatury se běžně používají k montáži ohřívačů PFA přes stěny nádrže. Tvarovka stlačí O-kroužek nebo objímku proti pouzdru PFA a vytvoří těsnění. Štěrbina mezi stlačenou armaturou a plášťovými odlučovači zpracovává kapalinu nebo kondenzát. V průběhu času se tato zachycená kapalina stane stagnující a koncentrovanější než objemná kapalina v důsledku odpařování a chemických reakcí. V agresivním provozu (kyseliny, chloridy, oxidační činidla) urychluje stojatá kapalina korozi kovového jádra pod PFA-i když PFA sám nekoroduje. Korozní produkty (soli kovů) zabírají větší objem než původní kov, bobtnají a praskají PFA zevnitř ven. Tento mechanismus štěrbinové koroze způsobí selhání na rozhraní tvarovky za 6–24 měsíců, zatímco zbytek ohřívače zůstane nedotčen. Prevence vyžaduje utěsnění štěrbiny nebo použití přírubového upevnění, které eliminuje stagnující zónu.
Mechanismus štěrbinové koroze
Kompresní fitink vytváří úzkou mezeru (10–100 µm) mezi objímkou a pouzdrem PFA. Procesní kapalina vstupuje do této mezery kapilárním působením. Kapalina stagnuje, protože nedochází k žádnému objemovému toku. Odpařování na rozhraní kapalina{5}}vzduch (pokud je armatura nad vedením kapaliny) nebo chemické reakce (kyseliny napadající kovové ionty) koncentrují agresivní látky. Chloridové ionty se mohou koncentrovat 10–100× nad objemem. Koncentrované látky prostupují tenkou stěnou PFA (stlačená plocha může mít zmenšenou tloušťku) a napadají kovové jádro. Rozpouštěním kovů vzniká Fe3+, Cr3+, Ni2+, které se spojují s Cl⁻ nebo SO₄2⁻ za vzniku kovových solí. Tyto soli mají 2–4× větší objem než původní kov. Expandující krystaly soli vytlačují PFA směrem ven, což způsobuje puchýře a praskání. Jakmile se vytvoří trhlina, procesní kapalina se přímo dotkne jádra, což způsobí rychlé selhání.
Samotný PFA je chemicky odolný, ale kovové jádro nikoliv. Štěrbinová koroze je skrytá-tvarovka může z vnějšku vypadat dobře, zatímco se pod ní ničí jádro.
Časová osa selhání podle závažnosti služby
| Servisní prostředí | Teplota (stupně) | Doba do selhání štěrbinové koroze (měsíce) | Viditelné vnější znaky | Režim selhání |
|---|---|---|---|---|
| Sladká voda, pH 7 | 50 | >60 (vzácné) | Žádný | Zanedbatelný |
| zředěná HCl (5%) | 60 | 24–36 | Mírný otok blízko přiléhání | Puchýře |
| Zředěná HCl (10%) | 80 | 12–18 | Otok, hnědá skvrna | Praskání při montáži |
| Koncentrovaná HCl (30%) | 80 | 6–12 | Viditelný puchýř, pláč | Únik |
| 20% H2SO4 s chloridy | 90 | 4–8 | Otoky, usazeniny soli | Prasknutí |
| Mořská voda (3,5 % NaCl) | 60 | 12–24 | Bílá usazenina (chloridy) | Prohlubování jádra |
| Bělidlo (NaOCl, 5% aktivní) | 50 | 6–12 | Žlutá skvrna, otok | Puchýře |
| HF (10 %) | 60 | 8–16 | Bílá usazenina (fluoridy kovů) | Praskání |
Detekce a kontrola
Štěrbinovou korozi je obtížné včas odhalit, protože tvarovka poškození skryje. Mezi příznaky patří:
Otok PFA bezprostředně sousedící s tvarovkou (vyboulení o délce 5–20 mm).
Změna barvy (hnědá, zelená nebo bílá) kolem armatury.
Stékání kapaliny mezi armaturou a PFA (netěsnící těsnění).
Izolační odpor klesá pod 100 MΩ (vlhkost dosahuje jádra).
Roční kontrola: Mírně povolte kompresní šroubení (nejprve de{0}}odpojte ohřívač) a posuňte jej zpět o 10–20 mm, abyste prozkoumali povrch PFA pod ním. Hledejte důlky, otok nebo změnu barvy. Pokud je přítomen, vyměňte ohřívač a změňte konstrukci upevnění.
Strategie prevence
| Metoda prevence | Účinnost | Náklady | Implementace |
|---|---|---|---|
| Vyměňte kompresní šroubení za držák s přírubou | 95 % (eliminuje štěrbinu) | Vysoká (nový design příruby) | Specifikujte lisovanou přírubu na ohřívači |
| Utěsněte štěrbinu silikonem nebo epoxidem | 70–80% | Nízký | Po utažení naneste tmel |
| Použijte PTFE pásku na montážní závity (ne na plášť) | 10–20% | Velmi nízké | Neutěsní štěrbinu pláště |
| Nainstalujte armaturu nad potrubí kapaliny (žádný kontakt s kapalinou) | 90 % (pokud je uchováváno v suchu) | Žádný | Přemístěte ohřívač |
| Proplachujte štěrbinu deionizovanou vodou každý týden | 50–60% | Nízká (doba obsluhy) | Rozprašujte vodu na rozhraní armatury |
| Použijte tvarovku se sekundárním O-kroužkem, který štěrbinu utěsní | 80–90% | Mírný | Speciální kování (např. Parker Seal-Lok) |
| Naneste silikonové mazivo na PUA pod objímkou | 40–60% | Velmi nízké | Vyplňuje štěrbiny, ale může časem degradovat |
Doporučení osvědčených postupů
Pro jakýkoli agresivní chemický provoz (pH<4, chlorides >100 ppm, temperature >60 stupňů), zcela se vyhněte kompresním spojkám. Specifikujte lisovanou přírubu PFA, která se integruje s tělesem ohřívače (viz článek #62). Příruba nemá žádnou štěrbinu mezi ohřívačem a montážní deskou. Pokud je nutné použít svěrné šroubení, vyberte provedení se sekundárním těsněním (O-kroužek), které blokuje vstup kapaliny do oblasti se závitem. Kování vyměňte každé 2–3 roky jako preventivní údržbu, a to i bez viditelného poškození.
Příklad pole
Chemická továrna používala kompresní šroubení k montáži ohřívačů PFA v 10% HCl při 80 stupních. Ohřívače selhaly každých 8–10 měsíců, vždy na rozhraní armatur. Závod přešel na lisované příruby se stejnou délkou ohřívače a stejným výkonem. Životnost ohřívače prodloužena na 5+ let. 50 nákladů na zvýšení na ohřívače ušetřilo 50 nákladů na zvýšení na ohřívače ročně 500 na náhradní práci a prostoje.
Závěr: Kompresní armatury vytvářejí skrytou štěrbinovou korozi
Kompresní armatury na ohřívačích PFA vytvářejí štěrbinu, která zachycuje a koncentruje agresivní procesní kapaliny. Stojatá kapalina koroduje kovové jádro pod PFA, což způsobí bobtnání, praskání a selhání během 6–24 měsíců-, i když se ohřívač zvenčí zdá neporušený. Při jakémkoli korozivním provozu (kyseliny, chloridy, oxidační činidla) vyměňte svěrné šroubení za lisované příruby. Pokud jsou kompresní šroubení nevyhnutelné, utěsněte štěrbinu epoxidem nebo použijte šroubení se sekundárním O-kroužkem. Každoročně proveďte kontrolu posunutím armatury zpět a zkontrolujte PFA. Štěrbina je malá, ale škoda je velká. Odstraňte štěrbinu, odstraňte poruchu. Připevněte nebo utěsněte. Nenechávejte jej otevřené. Nejhorší poruchy se skrývají pod těsným kováním. Podívejte se pod ně. Možná budete překvapeni.
