Невидимата вътрешна ерозия
Мокра пара-наситена пара, носеща увлечени водни капчици-влиза в PTFE топлообменник с висока скорост. Водните капки, пътуващи със скорост 20-40 m/s, удрят стените на тръбата при завои, преходи на колектори и зони на турбулентност. Всеки удар доставя микроскопичен механичен импулс към повърхността на PTFE. В продължение на месеци на работа, кумулативният ефект от милиони удари на капчици ерозира вътрешната повърхност на тръбата. Стената на тръбата изтънява отвътре, което в крайна сметка води до преждевременна повреда.
Външната проверка не може да открие вътрешна ерозия. Екстериорът на тръбата изглежда нормален. Ултразвуковото измерване на дебелината може да открие изтъняването на стената, но само след загуба на значителен материал. Необходим е по-чувствителен метод за ранно-предупреждаване.
Анализът на кондензните частици открива микроскопичните PTFE частици, които са откъснати от повърхността на тръбата чрез удар на капчици. Частиците се извеждат от обменника с кондензата. Улавянето и анализирането на тези частици предоставя доказателства за ерозия много преди изтъняването на стената да стане измеримо с ултразвукови методи.
Методът за откриване на частици
Проба от кондензат се взема от изхода на уловителя на пара или от специална точка за вземане на проби преди уловителя. Пробата преминава през 0,2 μm мембранен филтър, който улавя всякакви суспендирани частици. Филтърът се изследва под микроскоп при 50-200х увеличение.
PTFE частиците на износване имат характерен външен вид: те са с неправилна форма, често удължени или фибрилирани, с накъсани ръбове. Те са полупрозрачни бели и не са двойно пречупващи при поляризирана светлина. Тяхната морфология ги отличава от други частици, които могат да присъстват в кондензата-сферични частици железен оксид от корозия на тръбата (тъмна, магнитна), фрагменти от кристални мащаби (ъглови, двойно пречупващи) или биологични остатъци (клетъчна структура).
Отчита се броят на PTFE частиците на литър кондензат. Нов, неповреден обменник произвежда по-малко от 10 частици на литър-фон от производствени остатъци, които се измиват по време на първоначалната работа. Обменник с развиваща се ерозия произвежда 50-500 частици на литър. Обменник със силна ерозия произвежда над 1000 частици на литър.
| Брой частици (частици/L) | Тежест на ерозията | Препоръчително действие |
|---|---|---|
| < 10 | Няма (нормален фон) | Рутинно наблюдение |
| 10-50 | Следи (възможна ранна ерозия) | Повторна проба след 3 месеца; сравнявам |
| 50-200 | Лека ерозия | Проучете качеството на парата; намалете скоростта, ако е възможно |
| 200-500 | Умерена ерозия | Планирайте ултразвуково измерване на дебелината; план за подмяна на тръбата |
| > 500 | Тежка ерозия | Незабавно измерване на дебелината; вероятно е необходима подмяна на тръбата |
FTIR потвърждението
Ако визуалната идентификация на частиците е несигурна, инфрачервената спектроскопия с трансформация на Фурие осигурява окончателна идентификация. Единична частица с размер до 50 μm може да бъде анализирана чрез микро-FTIR. Спектърът на PTFE показва силни C-F абсорбционни ленти при 1200 и 1150 cm⁻¹-непогрешно и различни от всеки друг материал, който е вероятно да присъства в кондензата.
FTIR потвърждението премахва всяка неяснота. Частиците, които отговарят на спектъра на PTFE, са от топлообменника. Частиците, които не съвпадат, са от друг източник и не показват ерозия на обменника.
Коригиращите действия
Ако анализът на кондензните частици открие ерозия на PTFE, трябва да се изследва качеството на парата. Може да се наложи да се монтира сепаратор на пара преди топлообменника, за да се отстранят увлечените водни капки. Скоростта на парата трябва да се провери-ако надвишава препоръчания максимум от 25-30 m/s, броят на тръбите трябва да се увеличи, за да се намали скоростта на тръба, или налягането на парата трябва да се намали.
Броят на кондензните частици трябва да се наблюдава след коригиращо действие. Тенденцията към намаляване потвърждава, че ерозията е овладяна. Продължаващото увеличение показва, че коригиращите действия са били недостатъчни и са необходими допълнителни мерки.
Резюме
Вътрешната ерозия на PTFE тръба от влажна пара се открива рано чрез анализиране на проби от кондензат за частици от износване на PTFE. Частиците, уловени на 0,2 μm филтър, се изследват микроскопски и се потвърждават от FTIR. Броят на частиците над 50/L показва развиваща се ерозия. Коригиращите действия включват подобряване на качеството на парата и намаляване на скоростта на парата. Методът осигурява по-ранно предупреждение от ултразвуковото измерване на дебелината.
Инженерна поддръжка за анализ на кондензатни частици и оценка на ерозията на PTFE топлообменник е достъпна при подаване на проби от кондензат, условия на пара и история на работа на обменника.
