A yw'r Math o Graidd Metel (Incoloy vs Titanium) yn Newid Gwydnwch Adlyniad y PFA Sheath O dan Amlygiad Steam Cylchol?

Mewn gwasanaeth stêm cylchol (am yn ail ager dirlawn ar 120-180 gradd gydag oeri neu gyddwysiad) mae dygnwch adlyniad y wain PFA i'r craidd metel yn wahanol iawn ar gyfer creiddiau Incoloy a thitaniwm. Cyfernod ehangu thermol (CTE) titaniwm yw 8–9 ppm/ gradd tra bod Incoloy yn 14–17 ppm/ gradd . Mae gan PFA CTE o 110 i 120 ppm/ gradd . Mae'r diffyg cyfatebiaeth CTE rhwng PFA a thitaniwm (110 yn erbyn 8.5=13 × gwahaniaeth) yn fwy na rhwng PFA ac Incoloy (110 vs 15.5 ≈ 7 × gwahaniaeth). Mae'r diffyg cyfatebiaeth mwy hwn yn arwain at straen cneifio rhyngwynebol uwch yn ystod beicio thermol a allai amharu ar wydnwch adlyniad. Ond mae ocsid titaniwm ei hun TiO 2 yn clymu'n well â PFA nag ocsidau cymysg Incoloy Cr 2 O 3, Fe 2 O 3 a NiO. Yn ymarferol, mae'r diffyg cyfatebiaeth CTE uwch o ditaniwm yn cael ei wrthbwyso gan ei adlyniad cemegol cryfach. Mae astudiaethau maes yn dangos bod gan wresogyddion PFA â chraidd titaniwm wydnwch adlyniad tebyg i neu fwy nag unedau craidd Incoloy pan fyddant yn agored i amlygiad stêm cylchol, os yw arwyneb y titaniwm wedi'i baratoi'n ddigonol (wedi'i anodeiddio neu wedi'i drin â phlasma). Mae titaniwm heb ei drin yn gwneud yn wael; titaniwm wedi'i drin yn curo Incoloy.

Mecanweithiau Adlyniad a Straen Camgymharu CTE
Mae'r adlyniad rhwng PFA a chraidd metel yn cynnwys cyd-gloi mecanyddol (garwedd wyneb) a bondio cemegol (rhyngweithiad metel ocsid fflworin). Mae titaniwm yn ffurfio haen sefydlog, drwchus o TiO2 sy'n adweithio â grwpiau swyddogaethol mewn PFA wedi'i addasu (primers neu haenau tei). Mae'r ocsid cymysg a ffurfiwyd yn incoloy yn llai gweithredol. Mae clo mecanyddol yn cael ei ffurfio gan y llif PFA i mewn i ficro-garwedd (Ra 1–3 µm) yn ystod y broses allwthio. Mae'r craidd metel a'r PFA yn ymateb yn wahanol i amlygiad stêm cylchol, gan ehangu a chrebachu ar gyfraddau penodol. Ar gyfer gwresogydd 1 m o hyd, mae swing tymheredd 100 gradd (ee . 180 gradd stêm i ddŵr 80 gradd) yn arwain at ehangiad gwahaniaethol o ΔL=(CTE_PFA - CTE_metal) × L × ΔT. Incoloy: (110–16)×10−6 × 1,000 × 100=9,4 mm. Ar gyfer Titaniwm: (110 – 8.5) x 10-6 x 1000 x 100=10.2 mm. Mae'r symudiad gwahaniaethol 0.8 mm yn fwy ar gyfer y craidd titaniwm, gan arwain at gynnydd o 8-10% mewn straen cneifio rhyngwynebol. Mae hyn yn awgrymu bod gan ditaniwm wydnwch adlyniad is, ond mae data maes yn dangos i'r gwrthwyneb.

The key is titanium's stronger chemical bond (Ti-O-CF2) that can take higher strain before debonding. The adhesion strength of PFA to suitably prepared titanium is 8-12 MPa (peel test) and to Incoloy 4-7 MPa. The somewhat higher strain is more than compensated by the higher bond strength (>2×).

Gwydnwch adlyniad o dan stêm silindrog (10,000 o gylchoedd, stêm 120 gradd i 180 gradd, yna diffodd i 80 gradd)
Arwyneb Paratoi Adlyniad Metal CoreInitial (MPa croen) Adlyniad ar ôl 5000 o gylchoedd (MPa) Adlyniad ar ôl 10,000 o gylchoedd (MPa) Modd methu Bywyd cymharol Incoloy 825 Fel-allwthiol (llyfn) 3-4 1-2<1 (delaminated) Interface separation 1.0× Incoloy 825 Sandblasted + primer 5-7 3-5 2-3 Cohesive in primer 2-3× Titanium Grade 2 As-extruded (untreated) 2-3 0.5-1 (failed) <0.5 Poor initial bond 0.5×
Titaniwm Gradd 2 Dim ond wedi'i sgwrio â thywod 4–6 2–4 1–2 Clo mecanyddol yn methu 1.5×Anodised (asid sylffwrig) 7-9 5-7 4-5 Cydlynol mewn haen ocsid 4-5 × Plasma Titaniwm Gradd 2 wedi'i chwistrellu â paent preimio 9-12 7-10 5-8 Cymysg 5-8 ×
Aloi Titaniwm 6Al-4V (Gradd 5) Wedi'i anodeiddio 8-11 6-9 5-7Rhagorol iawn 6–8 × Ystyriaethau Ymarferol ar gyfer Dewis Gwresogydd
Ar gyfer gwasanaeth stêm cylchol (awtoclafau, adweithyddion wedi'u gwresogi â stêm, sterileiddwyr) mae'r dewis o graidd metel yn dibynnu ar y math o ddeunydd a pharatoi arwyneb:

Os yw'r gwneuthurwr yn defnyddio sgwrio â thywod arferol + preimio, defnyddiwch Incoloy. Mae Incoloy yn fwy goddefgar o baratoi wyneb a bydd yn darparu adlyniad derbyniol ar gyfer y rhan fwyaf o wasanaeth stêm cylchol (5,000-10,000 o gylchoedd).

Dewiswch titaniwm wedi'i baratoi'n addas (anodized, plasma wedi'i drin) ar gyfer y gwydnwch adlyniad gorau (10,000-20,000 o gylchoedd). Mae gan ditaniwm hefyd well ymwrthedd cyrydiad i asidau ocsideiddio a chloridau a all fod yn bresennol mewn cyddwys stêm.

Peidiwch â defnyddio titaniwm yn y cyflwr heb ei drin (allwthiol, llyfn neu garw garw). bydd yn delaminate yn gyflym o dan stêm cylchol

Ar gyfer gwasanaeth stêm dros 180 gradd, mae diffyg cyfatebiaeth CTE mewn titaniwm yn gynyddol arwyddocaol pan fydd PFA yn meddalu. Felly, efallai y byddai Incoloy yn well y tu hwnt i 200 gradd. Mae hyn oherwydd y straen gwahaniaethol llai (CTE agosach) ac felly llai o straen ymgripiad ar y rhyngwyneb.

Maes enghreifftiol
The pharmaceutical steriliser utilises Incoloy core PFA heaters and normal sandblasting. The heaters lasted 3 to 4 years (≈8000 cycles). The second batch was made with titanium cores with anodised surface treatment. The titanium heaters have been in use for 6+ years (>15,000 o gylchoedd). Roedd cyrydiad clorid yn cynnwys cyddwysiad ager a oedd yn cynhyrchu tyllu ar arwynebau Incoloy hefyd yn cael ei dynnu gan y creiddiau titaniwm (er nad oedd y tyllau yn effeithio'n uniongyrchol ar adlyniad roedd yn bryder). Ar hyn o bryd mae'r planhigyn yn galw am ditaniwm anodedig ar gyfer yr holl wasanaeth stêm uwchlaw 130 gradd.

Symptomau Methiant ac Archwiliad
Gall gwresogydd PFA fethu trwy golli adlyniad o dan stêm cylchol. Gall y wain PFA chwyddo neu bothell heb hollti (mae stêm yn llenwi'r bwlch). Mewn methiant difrifol gall y PFA ddatgysylltu'n llwyr a gadael y craidd metel yn agored. Prawf maes syml: cynhwysedd rhwng y craidd metel ac electrod allanol. Cynnydd mewn cynhwysedd (bwlch aer o delamination) yn arwydd o golli adlyniad. 20-50% cynnydd dros y llinell sylfaen yn delaminating gwresogydd.Stable capacitance yn gwresogydd da.

Casgliad: Mae Titaniwm Wedi'i Baratoi'n Dda yn Curo Incoloy
Cyclic steam exposure tests indicate that properly prepared titanium (anodised or plasma-treated) has 4-8X better adhesion durability than untreated Incoloy, and 2-3X better than primed Incoloy. Titanium has a greater CTE mismatch with PFA but this is offset by the stronger chemical connection (Ti-O-CF_2). Incoloy is better than untreated titanium. For cyclic steam service over 120°C, specify anodised titanium with verified adhesion test results (peel strength >6 MPa initial, >3 MPa ar ôl 5,000 o gylchredau thermol). Peidiwch â derbyn "craidd titaniwm" heb ddiffinio paratoi arwyneb. Y paratoi sy'n bwysig, nid y prif ddeunydd. Mae titaniwm, wedi'i wneud yn iawn, yn ennill. Nid yw titaniwm sydd wedi'i baratoi'n wael yn gweithio. Gwybod y gwahaniaeth. • Nodwch y paratoad. • Nodwch adlyniad prawf. • Ymestyn bywyd. Mae stêm yn gas. Dylai eich craidd fod yn gryfach. Dewiswch yn ofalus.