Sut i Ragweld Bywyd Defnyddiol sy'n weddill i wresogydd PFA Ar ôl Digwyddiadau Sych Dro ar ôl tro-Tân mewn Gorsaf Rinsio?

Defnyddir Gwresogyddion Trochi Mewngapsiwleiddio PFA mewn gorsafoedd rinsio mewn prosesu gwlyb lled-ddargludyddion, llinellau electroplatio a phrosesau glanhau manwl gywir i ddal tymereddau bath rhwng 60 gradd a 90 gradd. Mae draenio tanciau, llwytho rhannol, a beicio'r system gorlif yn gyffredin ac yn achosi newidiadau afreolaidd yn lefel hylif yn y gorsafoedd hyn. Pan fo'r lefel hylif yn is na hyd y gwresogydd gweithredol, mae'r wain PFA yn colli ei brif oeri ac yn mynd i -modd tân sych. Nid oes gan wresogyddion wedi'u gorchuddio â PFA y dangosydd gweladwy uniongyrchol o orboethi y mae gwresogyddion amgaeëdig metel yn ei wneud pan fyddant yn gweithredu'n sych gan eu bod yn disgleirio'n goch. Yn ystod gweithrediad sych mae'r fflworopolymer yn cynhesu'n fewnol ac mae tymheredd yr arwyneb allanol yn codi o'r 90-100 gradd arferol i 250-300 gradd o fewn 60-120 eiliad. Mae pob digwyddiad tân sych yn achosi difrod cronnol i'r haen PFA: straen o ehangu gwres, chwalfa foleciwlaidd, a chreu gwagleoedd microsgopig. I ragfynegi'r oes ddefnyddiol sy'n weddill ar ôl nifer o ddigwyddiadau, mae angen asesu difrifoldeb pob digwyddiad tân sych a chymhwyso model cronni yn seiliedig ar cineteg diraddio Arrhenius.

Sych-Mecanweithiau Difrod Thermol Digwyddiadau Tân
Mae PFA yn cynnal ei gyfanrwydd mecanyddol hyd at tua 260 gradd ar gyfer datguddiadau amser byr ond mae datguddiadau amser hir uwchlaw 260 gradd yn sbarduno tri mecanwaith diraddio. Yr un cyntaf yw sisial gwres asgwrn cefn y polymer. Uwchlaw 280 gradd, mae'r bondiau carbon-fflworin yn dechrau torri ar gyfraddau canfyddadwy, gan arwain at ddarnau pwysau moleciwlaidd isel sy'n tryledu allan o'r matrics polymer. Mae'r weithdrefn hon yn gostwng pwysau moleciwlaidd cyfartalog y PFA, ac yn gwanhau ei gryfder tynnol a'i elongation ar egwyl. Dangosodd ymchwil thermografimetrig labordy y gall PFA ar 300 gradd gael ei anweddoli gan 0.5-1.0% o'i fàs bob awr. Dangosir bod ymwrthedd y deunydd i ymlediad torasgwrn yn cael ei leihau'n sylweddol gan dân 10 munud sych ar 310 gradd, sy'n achosi gostyngiad mewn pwysau moleciwlaidd o tua 5–8%. Yr ail gam yw ocsidiad unrhyw grwpiau diwedd dros ben neu halogion prosesu. Er bod PFA yn gallu gwrthsefyll ocsidiad iawn o'i gymharu â hydrocarbonau, mae'r tymereddau uchel iawn a geir yn ystod tanio sych yn caniatáu i ocsigen amgylchynol adweithio â therfynau cadwyn ansefydlog i gynhyrchu fflworid carbonyl a rhywogaethau eraill sy'n cataleiddio dadansoddiad pellach. Mae'r haen ocsidiad hon yn ymddangos fel lliw brown melyn golau ar yr wyneb, fel arfer o fewn y 2-3 cylch tân sych cyntaf.

Y trydydd llwybr a'r mwyaf niweidiol yn strwythurol yw trwy ffurfio gwagleoedd o anweddolion gweddilliol. Mae PFA yn cynnwys lleithder hybrin (100-500 ppm) wedi'i amsugno o'r amgylchfyd, a symiau bach o doddyddion gweithgynhyrchu wedi'u dal . Mewn gweithrediad tanddwr nodweddiadol mae'r anweddolion hyn yn cael eu hydoddi yn y matrics polymerau. Mewn -tân sych, mae'r cynnydd cyflym yn y tymheredd yn achosi'r lleithder i drawsnewid yn stêm ar bwysau sy'n fwy na chryfder cnwd y polymer, gan greu gwagleoedd sfferig bach â diamedrau cyfartalog o 5 i 20 µm. Mae'r gwagleoedd hyn yn crynhoi straen mecanyddol yn ystod y cylchred gwres dilynol ac yn gweithredu fel lleoliadau cychwyn ar gyfer ffurfio hollt. Datgelodd sganio microsgopeg electron o wain PFA ar ôl tri achos o dân sych 5 munud ar 280 gradd grynodiadau gwag o 100-300 o unedau gwag fesul milimetr sgwâr yn nhraean fewnol trwch y wal, sydd agosaf at y craidd gwresogi metel. Mae pob swydd wag yn lleihau'r trawstoriad cynnal llwyth effeithiol a hefyd yn gweithredu fel codwr straen. Wrth i ddwysedd y gwagle gynyddu uwchlaw tua 500 o unedau gwag/mm2, mae bywyd blinder y deunydd yn ystod beicio thermol yn gostwng o 10,000 o gylchoedd i lai na 500 o gylchoedd.

Mesur difrod ar gyfer pob -tân sych
Nid yw pob tân sych yn creu'r un dinistr. Mae'r gyfradd ddirywiad yn dibynnu ar y tymheredd gwain uchaf a gyflawnir a'r cyfnod o amser a dreulir uwchlaw'r trothwyon critigol. Yn achos gwresogydd mewngapsiwleiddio PFA safonol a weithredir ar 5 W/cm² mewn baddon dŵr 80 gradd, mae tymheredd y wain yn cynyddu yn dilyn cromlin ragweladwy pan gaiff ei dynnu o'r hylif. Yn y 30 eiliad cyntaf o weithrediad sych mae'r arwyneb allanol yn codi o 80 gradd i 180 gradd. Mae'r tymheredd yn cael ei rampio o 180 gradd i 260 gradd o 30 i 90 eiliad. Ar ôl 90 eiliad mae'r tymheredd yn agosáu at ystod toddi PFA (305-315 gradd) a dylid ysgogi amddiffyniad gor-dymheredd mewnol y gwresogydd. Digwyddiad tân sych o fewn 30 eiliad (tymheredd brig<180°C) causes little permanent damage, since the PFA remains far below its thermal breakdown threshold. A 30-60 s (peak temperature 180-240°C) event results in modest annealing of residual stress but little chain scission or void formation. The destructive regime begins after 60 seconds dry operation when the surface temperature is higher than 260°C. Based on the Arrhenius model, the acceleration factor for the degradation of PFA is around 12 for every 20°C increase above 260°C. In practice, a dry-fire event at 300°C for 2 minutes results in about identical cumulative degradation as 24 minutes at 260°C.

Mae'r mynegai difrod tân sych (DDI) yn rhoi mesur ymarferol ar gyfer cymharu digwyddiadau. DDI=t datguddiad ×exp[(T brig -T ref )/T 0 ] lle T cyf =260 gradd , T 0 =18 gradd (yn seiliedig ar egni actifadu diraddiad thermol PFA) a t amlygiad yw'r amser dros 200 gradd mewn oriau. Ar gyfer digwyddiad sengl gyda T brig=280 gradd am 5 munud (0.083 awr), mae DDI=0.083 × exp[(20)/18]=0.083 × 3.04=0.25. Digwyddiad mwy difrifol, ar 310 gradd am 10 munud (0.167 awr) yn arwain at DDI=0.167 x exp[[{20}} x 18] 16.0=2.67. Mae profion bywyd carlam ar 50 o wresogyddion mewn cylchoedd tân sych a reolir yn dangos bod y trothwy DDI cronnus cyn methu tua 15-20 ar gyfer gwain PFA confensiynol 1.5 mm mewn gwasanaeth gorsaf olchi. Nid oes unrhyw ddiraddiad arwyneb amlwg ar werthoedd DDI cronnus o dan 5 ac mae'r nodweddion mecanyddol yn dal i fod o fewn 90% i'r gwerthoedd gwreiddiol. Gwelir afliwiad arwyneb rhwng DDI 5 a 12, mae'r elongation adeg egwyl yn cael ei leihau 30-50% a disgwylir i dorri asgwrn ddechrau ar ôl 1,000-2,000 o gylchredau gwres pellach. Os yw'r DDI yn uwch na 15, mae'r gwresogydd mewn cyflwr risg uchel lle gallai unrhyw straen thermol ychwanegol, gan gynnwys beicio pŵer nodweddiadol, achosi cracio wal a gollyngiadau trydanol.

Dulliau ar gyfer amcangyfrif bywyd sy'n weddill ar ôl digwyddiad tân sych.
Y rhagolwg oes mwyaf cywir o wresogydd sydd wedi'i danio'n sych ac sydd heb ddogfennaeth o'r digwyddiad yw trwy brofi uned aberthol yn ddinistriol. Torrwch y wain PFA yn gylchol mewn tri lleoliad: yng nghanol yr hyd wedi'i gynhesu, 5 cm o'r pen oer, ac mewn unrhyw leoliad sy'n arddangos afliwio. Arsylwch y trawsadran-ar chwyddhad 50-100x. Cyfrwch y bylchau fesul milimetr sgwâr yn hanner mewnol trwch y wal. Mae dwysedd y gwagle o dan 50 o unedau gwag/mm2 yn dangos difrod cronedig cymedrol (DDI < 5). Mae dwysedd o 50 i 200 o unedau gwag/mm2 yn cyfateb i ddifrod cymedrol (DDI 5–12). Mae dwysedd uwch na 200 o unedau gwag/mm2 yn cyfateb i ddifrod uchel (DDI > 12). Hefyd, gwnewch brawf plygu ar stribed 10 mm o led o'r deunydd gwain ar ôl ei dynnu o'r craidd metel. 180 troadau gradd ar PFA, difrod gwreiddiol neu isel, heb dorri o gwmpas mandrel 5 mm. Cymedrol-torri asgwrn deunydd ar ôl 90-120 gradd o blygu. Deunydd â thorri esgyrn difrod uchel pan gaiff ei blygu mwy na 30-45 gradd.

Gellir cynnal asesiad yn y sefyllfa trwy gynnal profion maes nad ydynt yn ddinistriol. Fodd bynnag, mae cywirdeb profion maes yn llai. Gan ddefnyddio metr megohm, mesurwch y gwrthiant inswleiddio trydanol rhwng yr elfen wresogi a'r ddaear ar 500 V DC. Mae ymwrthedd inswleiddio gwresogydd PFA newydd (sych) yn uwch na 1,000 MΩ. Caiff hyn ei leihau gan ofodau microsgopig a chynhyrchion dadelfennu carbonedig ar ôl difrod tân sych. Darlleniadau rhwng 100 a 500 MΩ signal difrod cymedrol, er y gellir defnyddio'r system yn ddiogel gyda monitro ychwanegol. Os yw'r darlleniad rhwng 10 a 100 M? mae'r difrod yn helaeth ac mae methiant ar fin digwydd. Os yw'r darlleniad yn is na 10 MΩ, rhaid ailosod y gwresogydd ar unwaith oherwydd mae'n bosibl na fydd yr amddiffyniad rhag nam ar y ddaear yn sbarduno gwerthoedd o'r fath yn ddibynadwy. Yn ystod prawf pŵer a reolir, defnyddiwch ddelweddydd thermol gyda'r gwresogydd mewn safle wedi'i drochi'n rhannol i lefel benodol. Cymharwch dymheredd arwyneb y darn tanio sych â'r gyfran gyfagos a oedd o dan ddŵr mewn digwyddiadau blaenorol. Mae gwahaniaeth tymheredd sy'n fwy na 15 C ar yr un mewnbwn pŵer yn arwydd o lai o drosglwyddo gwres oherwydd cronni gwagle neu ddiraddio arwyneb. Monitro'r gwahaniaeth tymheredd hwn dros amser, mae cynnydd o 5 gradd y mis yn golygu diraddio cynyddol.

Gwerthuso Difrod Cronnus a Chanllawiau Amnewid
Mae'r tabl canlynol yn rhoi fframwaith penderfynu ar gyfer gwresogyddion PFA mewn gorsafoedd rinsio sydd â hanes tân sych wedi'i gofnodi neu ei amcangyfrif, canlyniadau profion diagnostig, a phwysigrwydd y broses. Mae'r holl argymhellion yn seiliedig ar y ffaith nad yw'r gwresogydd yn cynnwys unrhyw ddifrod ffisegol amlwg, megis llosgi neu gracio.

Sych wedi'i Dogfennu-Hanes Tân neu Ymwrthedd Inswleiddio Cronnus DDI (500 V DC) Dwysedd Gwag (wactod/mm²) Cam Gweithredu a Argymhellir a'r Oes sy'n weddill Disgwyliedig
Dim -tân sych hysbys, neu ddigwyddiad unigol<30 seconds (DDI < 1) >1,000 MΩ <20 Normal operation Life expectancy is greater than 20,000 operating hours. Special monitoring: None.
1–3 curiad o 30–90 eiliad yr un (DDI 1–5) 500–1000 MΩ 20–50 Dal i redeg.