Miks peab sileda välispinnaga PFA-soojendi kõrge{0}}puhtusastmega ammoniaagiaurus pragunemisele paremini vastu kui tekstureeritud?

PFA on mõõdukalt kuni väga vaenulik ammoniaagi auru (NH3) puhtuse suhtes temperatuuril 50–100 kraadi, põhjustades tõmbepinge all polümeeri keskkonnastressi lõhenemist (ESC). Sile välispind (Ra < 0,2 µm) on sama pinge ja ammoniaagiga kokkupuute korral 3-5 korda pragukindlam kui tekstureeritud pind (Ra > 0,8 µm). Protsess on pinge kontsentratsioon: tekstureeritud pindadel on mikroskoopilised tipud ja orud, mis tõstavad stressi. Rakendatavate koormuste (soojuspaisumine, rõhk, jääkpinge) korral on oru põhjad pinge kontsentraatorid Kt väärtustega 2-5x. Nendes suure pingega kohtades adsorbeerub eelistatult ammoniaagi aur, mis vähendab pragude tekkeks vajalikku süsteemi pinnaenergiat. Siledal pinnal puuduvad pinge kontsentraatorid; rakendatav pinge on ühtlane ja alla ESC kriitilise pinge. Ammoniaagi aurude teenindamiseks pakkuge sileda PFA-pinda, poleeritud või ekstrudeeritud.

Ammoniaagist põhjustatud keskkonnastressi lõhenemine
Ammoniaak ei reageeri keemiliselt PFA-ga (temperatuuril alla 120 kraadi ei toimu ahela katkemist ega oksüdeerumist). See on tegelikult stressi tekitav aine. Ammoniaagi molekulid on väikesed (kineetiline läbimõõt 0,26 nm) ja väga polaarsed. Nad hajuvad PFA amorfsetesse piirkondadesse ja katkestavad van der Waalsi ahelatevahelised interaktsioonid. Ammoniaagi-plastifitseeritud piirkond annab tõmbepinge all (nii vähe kui 2–3 MPa) kohapeal järeleandmisi ja tekitab tormi. Hullusest saab mõra. Pinnaelementide pingekontsentratsioonid vähendavad ESC kriitilist pinget ammoniaagis 3–5 MPa-lt sileda PFA korral ainult 1–2 MPa-ni tekstureeritud PFA puhul. Kütteseade, mille jääkpinge on 4 MPa (ekstrusioonjahutusest), võib ammoniaagis püsida, kui see on sile, kuid puruneda nädalate jooksul, kui see on tekstureeritud.

Pinna karedus moodustab sälgud. Sügavuse d ja juure raadiusega r V-kujulise soone korral on pingekontsentratsiooni tegur Kt ≈ 1+2√ dr . Tüüpilise tekstureeritud pinna korral (Ra=0.8 µm, r ≈ 0,5 µm, d ≈ 2 µm) saame Kt ≈ 1 + 2√(2/0,5)=1 + 2√4=1 + 4=5. Nominaalne pinge 4 MPa suurendatakse 20 MPa juure juures üle 40 MPa{1}kaevu. PFA voolavuspiir. Praod algavad mõne tunni pärast.

Pragunemiskindlus vs. pinna karedus NH3 aur (80 kraadi, 1 bar)
Pinna seisukord Ra (µm) Kt (max) 4 MPa pinge 1. pragu (tundides) kriitiline pinge ESC (MPa) Vea tüüp
Polished (mirror finish) 0.05–0.1 1.1–1.2 >10 000 (pragudeta) 5–6 Puudub (katsepiirides)
Ekstrudeeritud (sile) 0,2 kuni 0.3 1.3 kuni 1.5 5,000 kuni 8,000 4 kuni 5 Põnev, hea
Ekstrudeeritud (tavaline) 0.4-0.6 1.8-2.2 1,500-3,000 3-4 Mitu peent pragu
Liivapritsiga puhastatud (peen) 0,8–1.2 3–5 200–500 1.5–2,5 Üksik domineeriv pragu
Liivapritsiga (kare) 1,5–2.5 5–8 50–150 1.0–1,5 Kiire pragunemine
Töödeldud (tööriistajäljed) 0,5–1,5 (suunaline) 4–10 20–100 0.5–1,0 Mõrad piki tööriista märgistusi
Keemiliselt söövitatud 0,6–1.0 2–4 300–800 2–3 Mõõdukas pragunemine
Siledad pinnad: miks need on ammoniaagiteenuse jaoks olulised
Lisaks pingekontsentratsioonile on tasastel pindadel vähem ammoniaagi adsorptsiooni kohti. Ammoniaagi molekulid kondenseeruvad eelistatavalt väikestes lõhedes (kapillaarkondensatsioon). Kondenseeritud ammoniaagil on suurem kontsentratsioon ja pikem kontakti kestus, mis kiirendab plastifitseerimist. Sile, pragudeta-pind vähendab ammoniaagi imendumist ja seega jääb polümeeri pind suhteliselt kuivaks.

Siledad pinnad võimaldavad märgata ka varem tekkivaid pragusid. Karedal pinnal on kareduse sisse mattunud väikesed praod; kui need on ilmsed, on nad sügavad. Siledal pinnal on heas valguses näha nii väikest kui 0,1 mm pragu, nii et selle saab enne ebaõnnestumist välja vahetada.

Ammoniaagi hoolduspinna ettevalmistamine
Ammoniaagi aurude teenindamiseks mõeldud PFA-soojendite puhul täpsustage:

Pinnaviimistlus: Ra 0,3 µm määratud profilomeetriga vastavalt standardile ISO 4287.

Pärast ekstrusiooni ei toimu lihvimist ega helmestamist.

Kontrollimine: küsige iga tootmispartii kohta pinnakareduse tõendit.

Poleerimine eemaldab 0,05-0,1 mm PFA-d, vähendades seeläbi seina paksust. Poleerimine võib muuta ümbrise 1,5 mm seina jaoks liiga õhukeseks. Parem on kõigepealt määratleda sujuv.

Välja näide