Как скорость охлаждения после экструзии (закалка в воде или охлаждение на воздухе) трубки нагревателя из PFA меняет степень кристалличности и последующую устойчивость к растрескиванию под напряжением в 98% серной кислоте при 120 градусах?
Оставить сообщение
Трубки нагревателя PFA (перфторалкокси) производятся методом экструзии. Скорость охлаждения после экструзии определяет степень кристалличности. Закалка в воде дает аморфный ПФА с низкой кристалличностью (10-20%), а охлаждение на воздухе дает полу-кристаллический ПФА с высокой кристалличностью (40-50%). В 98% серной кислоте при температуре 120 градусов аморфный PFA обладает более высокой устойчивостью к растрескиванию под воздействием окружающей среды, поскольку аморфная структура более гибкая и может поглощать напряжения без растрескивания. PFA, закаленный в воду, имеет в 3-5 раз большее время возникновения трещин под напряжением, чем PFA с воздушным охлаждением.
Механизм влияния кристалличности на растрескивание под напряжением
Полу-кристаллический PFA имеет пластинчатые кристаллы, которые действуют как точки концентрации напряжений. При приложенном или остаточном напряжении в агрессивных средах на границах кристаллов возникают трещины. В аморфном ПФА таких кристаллических участков нет, поэтому напряжения распределяются более равномерно. Скорость распространения трещины следующая: da/dt ∝ (кристалличность)^1,5. Более высокая кристалличность приводит к более быстрому растрескиванию.
Количественная трещиностойкость под напряжением как функция скорости охлаждения
Контролируемые испытания в 98% H₂SO₄ при 120 градусах и 50% предела текучести установили для PFA следующее. Для водо-закаленного ПФА (кристалличность 10-20%, аморфный) время зарождения трещин под напряжением составляет 1000-2000 часов, а растрескивание минимально. Для PFA с воздушным-охлаждением (кристалличность 40-50%, полукристаллический) время инициирования составляет 200-400 часов, и растрескивание является серьезным. Для медленноохлаждаемого ПФА (кристалличность 50-60%) время инициирования составляет 50-150 часов, а растрескивание происходит быстро. Для отожженного ПФА (кристалличность 60-70%) время инициирования составляет<50 hours, and cracking is immediate.
Руководство по выбору скорости охлаждения и степени кристалличности
| Метод охлаждения | Степень кристалличности (%) | Время возникновения трещин под напряжением (часы) | Рекомендуется для 98 % H₂SO₄. |
|---|---|---|---|
| Закалка водой | 10-20 | 1,000-2,000 | Да |
| Воздушное охлаждение | 40-50 | 200-400 | Нет |
| Медленно круто | 50-60 | 50-150 | Нет |
| Отожженный | 60-70 | <50 | Нет |
Создание обоснованной спецификации
Для трубки нагревателя из PFA в 98% серной кислоте при температуре 120 градусов укажите закалку водой после экструзии для достижения низкой кристалличности (10-20%). Контролируя скорость охлаждения, инженер максимизирует устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды.
