माउंटिंग फ्लैंज के पास पीटीएफई शीथ के मलिनकिरण और टूटने का क्या कारण है?

पीटीएफई शीथ का मुख्य भाग बेदाग दिखता है लेकिन जहां यह माउंटिंग फ्लैंज तक पहुंचता है वहां भूरे रंग के दाग की एक अंगूठी होती है जो बारीक दरारों में चली जाती है। विफलता का यह विशेष तरीका स्पष्ट रूप से टैंक के मुख्य स्थान पर यांत्रिक या रासायनिक हमले का संकेत देता है। कई औद्योगिक प्लेटिंग और रासायनिक प्रसंस्करण लाइनों के क्षेत्रीय अध्ययन इस बात की पुष्टि करते हैं कि यह स्थानीयकृत क्षति {{2}क्रैजिंग या क्रैकिंग के साथ मलिनकिरण निकला हुआ किनारा इंटरफेस के आसपास असमान रूप से होता है। हीटर सेवा जीवन को बढ़ाने और समय से पहले विफलता को रोकने के लिए फ्लैंज के चारों ओर पीटीएफई शीथ के टूटने के कारणों को समझना महत्वपूर्ण है।

उच्च जोखिम क्षेत्र: तरल, वाष्प और धातु का मिलन
जहां तरल, वाष्प और धातु एक साथ आते हैं वह एक कच्चा पड़ोस है। माउंटिंग फ्लैंज, जो आमतौर पर स्टील, स्टेनलेस स्टील या पॉलीप्रोपाइलीन से बना होता है, पीटीएफई हीटर को जगह पर जकड़ देता है और टैंक में प्रवेश को सील कर देता है। हीटर फ़्लैंज के ठीक नीचे हेडस्पेस में प्रवेश करता है, तरल स्तर के ऊपर वाष्प भरा क्षेत्र। इसके नीचे यह गर्म तरल में चला जाता है। इस संक्रमणकालीन क्षेत्र पर यांत्रिक तनाव, ताप चक्रण और रासायनिक जोखिम का एक विशेष मिश्रण लगाया जाता है। आप जो रंग बदलना और टूटना देखते हैं, वह दो मुख्य तंत्रों के कारण होता है, जो आमतौर पर एक साथ होते हैं।

तंत्र 1: कठोर क्लैम्पिंग और थर्मल विस्तार यांत्रिक तनाव
पीटीएफई का थर्मल विस्तार गुणांक (सीटीई) स्टील की तुलना में 10 से 20 गुना अधिक है (पीटीएफई सीटीई=120-200 × 10⁻⁶ / डिग्री बनाम स्टील ≈ 11–13 × 10⁻⁶ / डिग्री)। जब हीटर को परिवेशी तापमान (जैसे कि . 20 डिग्री) से काम करने के तापमान (जैसे कि . 80 -100 डिग्री) तक गर्म किया जाता है, तो पीटीएफई म्यान लंबाई और व्यास में काफी फैल जाता है। यदि माउंटिंग फ्लैंज हीटर को संपीड़न फिटिंग, कसकर बांधी गई ग्रंथि सील, या सेट स्क्रू द्वारा कठोरता से पकड़ता है, तो म्यान स्वतंत्र रूप से विस्तार नहीं कर सकता है। विस्तार बल कहीं नहीं जाता है इसलिए यह उस बिंदु पर केंद्रित होता है जहां हीटर निकला हुआ किनारा से बाहर निकलता है।

तनाव की सघनता के परिणामस्वरूप निकला हुआ किनारा आउटलेट पर झुकने या कतरनी बल उत्पन्न होता है। पीटीएफई सैकड़ों या हजारों गर्मी और ठंडक चक्रों में चक्रीय थकान का अनुभव करता है। बाहरी सतह पर बारीक सफेद या पारदर्शी क्रेज दिखाई देते हैं, जो शुरू में ठीक होते हैं। फिर ये सनकी स्नान रसायन या ऑक्सीकरण उत्पाद उठाते हैं, और भूरे या पीले रंग में बदल जाते हैं। अंततः दरारें दरारों में फैल जाती हैं, जो आंतरिक प्रतिरोध तार को उजागर कर सकती हैं, या लीकेज करंट का कारण बन सकती हैं।

यांत्रिक विफलता के प्रमुख कारण:

फिटिंग्स जो बहुत टाइट हैं, या पैकिंग ग्लैंड्स जो बहुत टाइट हैं।

गैस्केट अनुपालन के बिना कठोरता से बंधा हुआ निकला हुआ किनारा। फ्लैंज जो अक्षीय स्लाइडिंग या थर्मल विस्तार की अनुमति नहीं देते हैं।

ठंडे क्षेत्र की छोटी लंबाई, जिसके लिए फ्लैंज क्षेत्र को ऊंचे तापमान पर कार्य करने की आवश्यकता होती है, जहां पीटीएफई नरम हो जाता है और रेंगने के लिए अधिक संवेदनशील होता है।

तंत्र 2: हेडस्पेस में संघनित संक्षारक धुआं - रासायनिक हमला
कई प्रक्रिया टैंकों में, विशेष रूप से हाइड्रोक्लोरिक एसिड, नाइट्रिक एसिड, क्रोमिक एसिड या मिश्रित एसिड समाधान रखने वाले टैंकों में, तरल के ऊपर का हेडस्पेस संक्षारक वाष्प से संतृप्त हो जाता है। परिवेशी वायु या बाहरी ड्राफ्ट के संपर्क के कारण टैंक का शीर्ष रिम और माउंटिंग फ्लैंज का क्षेत्र आमतौर पर वाष्प स्थान की तुलना में थोड़ा ठंडा होता है। यह तापमान असमानता संक्षारक वाष्पों को फ़्लैंज पर कूलर पीटीएफई शीथ सतह पर संघनित करने की ओर ले जाती है।

संघनित तरल आमतौर पर एसिड का एक केंद्रित समाधान होता है, और थोक स्नान की तुलना में बहुत अधिक आक्रामक होता है, क्योंकि एसिड वाष्पीकरण द्वारा केंद्रित होते हैं। उदाहरण के लिए, 15% एचसीएल स्नान के परिणामस्वरूप 25-30% एचसीएल का हेडस्पेस संघनन हो सकता है। पीटीएफई शीथ पर बैठने पर संघनित बूंदें धीरे-धीरे पॉलिमर में घुसपैठ करती हैं या हमला करती हैं। पीटीएफई अधिकांश एसिड के प्रति प्रतिरोधी है, लेकिन अत्यधिक तापमान पर और यांत्रिक तनाव के तहत लंबे समय तक बहुत केंद्रित एसिड के संपर्क में रहने पर सतह खराब हो सकती है। रासायनिक हमले का प्रारंभिक संकेत आम तौर पर रंग परिवर्तन (पीला, भूरा या काला) होता है, जिसके बाद घर्षण और दरार होती है।

रासायनिक विफलता के प्रमुख कारण:

टैंक से अपर्याप्त वेंटिलेशन या धूआं निकासी के परिणामस्वरूप वाष्प संचय होता है।

ठंडे क्षेत्र की लंबाई कम है, इसलिए निकला हुआ किनारा क्षेत्र अभी भी वाष्प के संघनन के लिए पर्याप्त गर्म है, लेकिन इतना गर्म नहीं है कि संघनन को जल्दी से वाष्पित कर सके।

मिश्रित अम्ल स्नान (उदाहरण के लिए एक्वा रेजिया, नाइट्रिक-हाइड्रोफ्लोरिक संयोजन) जिससे विशेष रूप से आक्रामक संघनन होता है।

उच्च तरल तापमान से संघनन दर और वाष्प दबाव बढ़ जाता है।

फ्लैंज क्षेत्र एक विफलता हॉटस्पॉट क्यों है?
फ्लैंज क्षेत्र विशेष रूप से संवेदनशील स्थान है क्योंकि यह दोनों दुनियाओं में सबसे खराब है:

यांत्रिक तनाव. चूंकि यह कठोरता से जकड़ा हुआ है, इसलिए यह स्वतंत्र रूप से विस्तार नहीं कर सकता है और थर्मल साइकलिंग थकान एक ही स्थान पर केंद्रित होती है।

रासायनिक जोखिम: हेडस्पेस कंडेनसेट उसी तनावग्रस्त क्षेत्र को लक्षित करता है। तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी) धातुओं में एक प्रसिद्ध घटना है, लेकिन रासायनिक जोखिम और यांत्रिक तनाव एक साथ होने पर पीटीएफई को भी त्वरित विफलता का सामना करना पड़ता है।

व्यवहार में दोनों प्रणालियाँ सहक्रियात्मक रूप से काम करती हैं। धीरे से तना हुआ, दरार मुक्त आवरण वर्षों तक रासायनिक हमले का विरोध कर सकता है। एक तनावपूर्ण म्यान में महीन क्रेज़ थोक पॉलिमर में संक्षारक संघनन के लिए सोखने वाले चैनलों के रूप में कार्य करते हैं, जिससे गिरावट बढ़ती है। अन्यथा, रासायनिक रूप से कमजोर म्यान अपेक्षा से कम यांत्रिक तनाव के तहत टूट जाता है।

निवारक रणनीतियाँ
फ्लैंज पर मलिनकिरण और दरार की रोकथाम में यांत्रिक और रासायनिक विचार शामिल हैं।

यांत्रिक रोकथाम: थर्मल विस्तार की अनुमति दें
अटैचमेंट को पीटीएफई हीटर के अक्षीय विस्तार और संकुचन में बाधा नहीं डालनी चाहिए।

फ़्लैंग्ड कनेक्टर्स पर एक खांचे में एक नरम PTFE गैस्केट या O{0}रिंग रखें ताकि हीटर थोड़ा स्लाइड कर सके। रिसाव से बचने के लिए पैकिंग ग्रंथियों को पर्याप्त रूप से कस लें और हीटर को जगह पर जाम न करें।

थर्मल विस्तार जोड़ की स्थापना: लंबाई में बदलाव को लचीले पीटीएफई धौंकनी या निकला हुआ किनारा के ऊपर हीटर में एक लूप द्वारा समायोजित किया जा सकता है।

तंग क्लैंप या सेट स्क्रू का उपयोग न करें जो पीटीएफई शीथ को एक ही स्थान पर छेदते या निचोड़ते हैं।

फ्लैंज क्षेत्र को ठंडा (50-60 डिग्री से नीचे) रखने के लिए ठंडे क्षेत्र की लंबाई बढ़ाएं, जिससे विस्तार का आकार और संक्षेपण की संवेदनशीलता दोनों कम हो जाएं।

रासायनिक रोकथाम: फ्लैंज को संक्षारक वाष्पों से दूर रखें
यह मुख्य तनाव क्षेत्र को संघनित वाष्प से बचाकर रासायनिक हमले में काफी कमी लाता है।

टैंक रिम के ऊपर ठंडे क्षेत्र को लंबा करें। फ़्लैंज ऊंचा होगा और वाष्प समृद्ध हेडस्पेस से बाहर होगा। अक्सर, रिम पर 50 से 100 मिमी लंबाई जोड़ने से समस्या का समाधान हो सकता है।

वाष्प सील या ढाल स्थापित करें: एक लचीला पीटीएफई बूट या निकला हुआ किनारा प्रवेश बिंदु को कवर करने वाला धौंकनी संक्षेपण को बाहर रखने में मदद करता है। अन्यथा फ़्लैंज के चारों ओर बाहरी रूप से शुष्क हवा या अक्रिय गैस (नाइट्रोजन) का मामूली शुद्धिकरण संक्षारक वाष्पों को दूर रखेगा।

बेहतर टैंक वेंटिलेशन: हेडस्पेस से निकलने वाला एक निकास पंखा वाष्प की सांद्रता और संघनन को कम करता है।

यदि संक्षेपण अत्यधिक है, तो डिमिस्टर या फ्यूम स्क्रबर का उपयोग करें।

शीघ्र पता लगाना और निरीक्षण
एक आवर्धक या बोरस्कोप के साथ निकला हुआ किनारा क्षेत्र का नियमित निरीक्षण पूर्ण दरार बनने से पहले प्रारंभिक क्रैजिंग का पता लगा सकता है। प्रत्येक रखरखाव अंतराल (यानी मासिक या त्रैमासिक) पर पीटीएफई शीथ का दृश्य निरीक्षण करना सबसे अच्छा अभ्यास है। किसी भी भूरे दाग, सफेद दाग या महीन दरारों पर ध्यान देना चाहिए। यदि समय रहते पकड़ा गया, तो हीटर को स्थानांतरित किया जा सकता है (यानी फ़्लैंज को ऊपर उठाना) या आगे की प्रगति को रोकने के लिए वाष्प सील लगाई जा सकती है। दरार भीतरी तार तक जाएगी, जिस बिंदु पर ही इसे बदलना संभव है।

शीत क्षेत्र और हेडस्पेस पर्यावरण का प्रभाव
ठंडे क्षेत्र की लंबाई, यानी तरल रेखा के ऊपर का बिना गर्म किया हुआ हिस्सा, सीधे निकला हुआ किनारा क्षेत्र की स्थितियों को प्रभावित करता है। एक संक्षिप्त ठंडे क्षेत्र के परिणामस्वरूप फ्लैंज तरल तापमान के करीब काम करता है जो थर्मल विस्तार तनाव को बढ़ाता है और फ्लैंज को गर्म भी रखता है। कंडेनसेट को वाष्पित करने के लिए गर्म निकला हुआ किनारा फायदेमंद हो सकता है लेकिन यह विस्तार तनाव को भी बढ़ाता है। लंबा ठंडा क्षेत्र फ़्लैंज को अधिक ठंडा करता है, और इस प्रकार संक्षेपण के विस्तार और गंभीरता को कम करता है। लेकिन ठंडा क्षेत्र जितना लंबा होगा, गर्मी का नुकसान उतना ही अधिक होगा (जैसा कि ऊपर बताया गया है)। सबसे अच्छा डिज़ाइन इन मापदंडों का एक समझौता है, जिसमें संक्षारक हेडस्पेस अनुप्रयोगों के लिए ठंडे क्षेत्र की लंबाई आमतौर पर 150-300 मिमी होती है।

निष्कर्ष
बढ़ते निकला हुआ किनारा क्षेत्र में पीटीएफई शीथ का मलिनकिरण और टूटना आमतौर पर यादृच्छिक विफलताएं नहीं हैं। "उनका मतलब टैंक के हेडस्पेस में संघनित संक्षारक वाष्पों से गंभीर क्लैम्पिंग और रासायनिक हमले से यांत्रिक तनाव का एक निश्चित मिश्रण है। तनाव और संक्षारण अक्सर एक-दूसरे पर फ़ीड करने वाले निकला हुआ किनारा पर एक साथ काम करते हैं। समाधान दो गुना है: पीटीएफई को तापमान आंदोलन के साथ स्वतंत्र रूप से विस्तार करने दें (ताकि यह तनावग्रस्त न हो) और संक्षारक वाष्पों से निकला हुआ किनारा की रक्षा करना (लंबे ठंडे क्षेत्र, वाष्प सील, या बेहतर वेंटिलेशन के साथ)। लंबे समय तक परेशानी मुक्त सेवा जीवन नहीं है। केवल बल्क स्नान रसायन विज्ञान का मामला है, लेकिन हीटर के आसपास के सूक्ष्म वातावरण की समझ का भी। खतरे के शुरुआती संकेतों का पता लगाने और संभावित विनाशकारी विफलता को एक नियोजित निवारक रखरखाव कार्रवाई में बदलने के लिए इस पहचाने गए हॉटस्पॉट का समय-समय पर एक बुनियादी आवर्धक के साथ निरीक्षण किया जाना चाहिए।