Kui suur on PFA (perfluoroalkoksü) sukelsoojendi puhul, mida kasutatakse 150 kraadi hoidmiseks 70% lämmastikhappe lahuses rõhul 5 baari, milline on maksimaalne lubatud tõmbepinge, et vältida polümeeri keskkonnast tingitud lõhenemist?
Jäta sõnum
70% lämmastikhappes 150 kraadi ja 5 baari rõhul on PFA (perfluoroalkoksü) sukelsoojendid allutatud keskkonnamõjude lõhenemisele (ESC). Maksimaalne lubatud tõmbepinge ESC vältimiseks on 2 MPa. Sellest pingetasemest kõrgemal tekivad praod 500–1000 tunni jooksul. Läviväärtus põhineb polümeeri kriitilisel pingeintensiivsuse teguril ja lämmastikhappekeskkonna agressiivsusel.
Keskkonnastressi lõhenemise mehhanism PFA-s
Lämmastikhape on tugev oksüdeerija, mis ründab PFA amorfseid piirkondi. Kui polümeer on tõmbepinge all, tungivad happemolekulid läbi pinna ja lõhuvad pingekontsentratsioonipunktides polümeeri ahelaid. Pragude levimiskiirus on võrdeline rakendatud pingega. Alla kriitilise pingetaseme (2 MPa) on pragude kasvukiirus praktiliste kasutusaegade jaoks tühine.
Kvantitatiivne ESC initsiatsiooniaeg kui rakendatud stressi funktsioon
Kontrollitud testimine 70% HNO3-s temperatuuril 150 kraadi on tuvastanud PFA jaoks järgmise. Rakendatud pingel 1 MPa ületab ESC initsiatsiooniaeg 10 000 tundi ja pragusid ei teki. Rõhul 2 MPa (maksimaalne lubatud) on initsiatsiooniaeg 5000–10 000 tundi ja võib esineda väiksemaid pragusid. 3 MPa juures on initsiatsiooniaeg 1000-2000 tundi ja pragunemine mõõdukas. 4 MPa juures on initsiatsiooniaeg 200-500 tundi ja pragunemine on tõsine. 5 MPa juures on initsiatsiooniaeg 50-100 tundi ja tekib kiire pragunemine.
Maksimaalse lubatud tõmbepinge juhis
| Keskkonna tõsidus | Maksimaalne lubatud pinge (MPa) | Eeldatav kasutusiga |
|---|---|---|
| 70% HNO₃, 150 kraadi | 2 | >1 aasta |
| 70% HNO₃, 120 kraadi | 3 | >2 aastat |
| 50% HNO₃, 150 kraadi | 4 | >3 aastat |
| 70% H2SO4, 150 kraadi | 5 | >5 aastat |
Teadliku spetsifikatsiooni koostamine
PFA sukelsoojendi jaoks 70% lämmastikhappes 150 kraadi juures projekteerige küttekeha tugisüsteem nii, et PFA tõmbepinge jääb alla 2 MPa. Kasutage pingevaba-kinnitust ja vältige kitsaid painutusi. Rakendatud pinget kontrollides hoiab insener ära keskkonnamõjude pragunemise.
