A 70%-os salétromsavoldatban 5 bar nyomáson 150 fokos hőmérsékletet fenntartó PFA (perfluor-alkoxi) merülő fűtő esetében mekkora a maximálisan megengedhető húzófeszültség a polimer környezeti terheléses repedésének megelőzésére?
Hagyjon üzenetet
70%-os salétromsavban 150 fokon és 5 bar nyomáson a PFA (perfluoralkoxi) merülő fűtőelemek környezeti feszültségrepedésnek (ESC) vannak kitéve. Az ESC megakadályozására megengedhető legnagyobb húzófeszültség 2 MPa. Ezen feszültségszint felett 500-1000 órán belül repedések keletkeznek. A küszöbérték a polimer kritikus feszültségintenzitási tényezőjén és a salétromsav környezet agresszivitásán alapul.
A környezeti stressz repedés mechanizmusa PFA-ban
A salétromsav erős oxidálószer, amely megtámadja a PFA amorf régióit. Amikor a polimer húzófeszültségnek van kitéve, a savmolekulák behatolnak a felületbe, és a feszültségkoncentrációs pontokon megszakítják a polimerláncokat. A repedés terjedési sebessége arányos az alkalmazott feszültséggel. Kritikus feszültségszint (2 MPa) alatt a repedések növekedési sebessége elhanyagolható a gyakorlati üzemidő szempontjából.
A kvantitatív ESC kezdeti idő az alkalmazott stressz függvényében
Az ellenőrzött tesztelés 70%-os HNO3-ban 150 fokon a következőket állapította meg a PFA-ra. 1 MPa alkalmazott feszültség mellett az ESC beindítási ideje meghaladja a 10 000 órát, és nem történik repedés. 2 MPa (maximálisan megengedhető) nyomásnál az iniciálási idő 5000-10000 óra, kisebb repedés is előfordulhat. 3 MPa-nál az iniciálási idő 1000-2000 óra, a repedés mérsékelt. 4 MPa-nál az indítási idő 200-500 óra, a repedés erős. 5 MPa-nál az iniciálási idő 50-100 óra, és gyors repedés lép fel.
Maximális megengedett húzófeszültség útmutató
| Környezeti súlyosság | Maximális megengedett feszültség (MPa) | Várható élettartam |
|---|---|---|
| 70% HNO3, 150 fok | 2 | >1 év |
| 70% HNO3, 120 fok | 3 | >2 év |
| 50% HNO3, 150 fok | 4 | >3 év |
| 70% H2SO4, 150 fok | 5 | >5 év |
Tájékozott specifikáció készítése
A 70%-os salétromsavban 150 fokos PFA merülő fűtőberendezéshez úgy tervezze meg a fűtőtartó rendszert, hogy a PFA húzófeszültsége 2 MPa alatt maradjon. Használjon feszültségmentes-rögzítést, és kerülje a szűk íveket. Az alkalmazott feszültség szabályozásával a mérnök megakadályozza a környezeti feszültségrepedéseket.
