Per què hauríeu d'evitar l'ús de pinces de mànega de metall directament a la secció freda d'un escalfador PFA en entorns humits?

La part freda d'un escalfador de PFA, és a dir, la regió per sobre de la línia de líquid on la funda de polímer cobreix la terminació elèctrica, sembla mecànicament sòlida i impermeable als atacs ambientals. Però en entorns humits, les pinces de mànega metàl·liques estretes directament sobre aquest segment fred produeixen una seqüència de fallada prevista. La pinça exerceix una força de compressió localitzada sobre el PFA, que presenta fluïdesa viscoelàstica a temperatura ambient. El PFA flueix de la pinça durant setmanes o mesos, reduint la força de subjecció i produint un buit minúscul. L'aire humit entra en aquesta obertura i es condensa a la terminació metàl·lica més freda de l'interior. La humitat atrapada a l'aïllament provoca un seguiment elèctric, una reducció de la resistència d'aïllament i, finalment, problemes de terra. El mètode de fallada és subtil. L'escalfador funciona regularment fins que el corrent de fuga supera el llindar d'intervenció, molts mesos després de la instal·lació de la pinça.

Mecànica de la relaxació de fluïdesa i la formació de buits
El PFA té un mòdul de tracció d'uns 600-800 MPa a 20-40 graus, però es desplaça apreciablement sota una tensió de compressió contínua. Una abraçadora de mànega d'accionament de cuc-convencional ajustada a un parell de 2-3 N·m exerceix una pressió de contacte de 5-10 MPa a la superfície de PFA, que és significativament per sobre de la resistència a la compressió del polímer a llarg termini-. La fluència primària del PFA sota la banda de pinça es produeix durant les primeres 24 hores després de la instal·lació de la pinça i provoca una pèrdua de gruix de 0,1 a 0,3 mm. La fluïdesa secundària posterior, a un ritme més lent, es produeix durant 500 a 1.000 hores (de 3 a 6 setmanes) donant lloc a una reducció total del gruix de 0,3 a 0,8 mm, depenent de la temperatura i la humitat. Aquest fluir no és reversible. La banda de pinça és d'acer inoxidable o d'acer al carboni recobert de zinc i no s'arrossegarà. Això provoca una pèrdua de força de tancament. La pinça, que es va estrènyer inicialment per proporcionar un segell resistent a l'aigua, s'afluixa prou com per moure's lliurement a la funda de PFA després de 2-4 mesos de servei humit.

La bretxa sota la pinça no és uniforme. La fluència màxima es produeix a prop de les vores de la banda de pinça, generant un buit cònic que funciona com a metxa capil·lar. El cicle tèrmic (la zona freda s'escalfa quan el motor funciona i es refreda quan no funciona) aspira l'aire humit a aquest buit i diposita humitat. Un sol cicle de 24 hores amb un 80% d'humitat relativa a 30 graus amb l'escalfador encès durant 8 hores pot aportar 0,5 a 1,0 mil·ligrams d'aigua a l'espai. En més de 100 cicles, la humitat s'acumula als contactes elèctrics de la zona freda. La pròpia funda de PFA és impermeable a la part freda (temperatures < 60 graus), però el buit sota la pinça permet un camí directe al voltant de la barrera del polímer.

Seguiment elèctric i avaria de l'aïllament
El seguiment electroquímic comença quan la humitat travessa la pinça (que es pot posar a terra si toca el dipòsit) fins a la terminació metàl·lica interna. El corrent de fuga flueix a través de la pel·lícula d'humitat quan hi ha una tensió aplicada (120-480 VAC). Fins i tot si el corrent de fuga és continu a 0,5 mA, condueix a un escalfament localitzat que carbonitzen els contaminants orgànics a la superfície del PFA. Les vies carbonitzades tenen menor resistència, per tant el corrent augmenta i el procés s'accelera. La resistència aïllant entre l'element calefactor i el sòl baixa de > 1.000 MΩ a < 10 MΩ després de 200 a 500 hores des de la primera penetració d'humitat. Un interruptor de circuit de falla a terra (GFCI) s'encén a una fuita de 5-30 mA, desactivant l'escalfador. En instal·lacions no protegides per GFCI, el corrent de fuga pot persistir fins que la pinça metàl·lica o el terminal es corroeixin fins al punt que es creï un circuit obert o un perill d'incendi.

El problema és més greu a les instal·lacions de galvanoplastia i processament químic on la humitat ambiental és superior al 70% i les sals en l'aire o les boires àcides són freqüents. El pont d'humitat a la terminació metàl·lica accelera la corrosió de la terminació metàl·lica pels ions clorur dels banys de revestiment veïns. La pinça d'acer inoxidable en si no es corroirà, però els terminals de coure o níquel dins de la zona freda es corroiran ràpidament en presència d'humitat carregada de clorur-. L'examen dels escalfadors que han fallat per aquest mecanisme mostra invariablement productes de corrosió de coure verd a la terminació i un dipòsit blanc o marró a la superfície interior de PFA sota la ubicació de la pinça-evidència directa d'infiltració d'humitat al lloc de la pinça.

Alternatives al mètode de muntatge de pinces metàl·liques directes Seguretat mecànica Fiabilitat del segell d'humitat Idoneïtat per a entorns humits
Abraçadora de mànega metàl·lica recta a PFA Moderada (inicial) Dolenta (es trenca després de la fluïdesa) No adequada
Tira, PFA/PTEE-revestida amb pinça metàl·lica Moderada (menys fluïdesa) Moderada (el revestiment redueix però no elimina el buit) Marginal; comprovar trimestralment.
Plàstic de pinça (PVDF o PFA) Moderat (poca fluència en PFA) Moderat (el plàstic-a-el plàstic disminuirà la capil·lació) Humitat moderada
Compression fitting with elastomeric seal (e.g., EPDM or FKM)HighExcellent (seal accommodates creep)Recommended for >70% HR
Tub termoretràctil sobre la pinça, folrat d'adhesiu Baix (només segellat) Bona (primer) El termoretràctil s'arrossega, amb el pas del temps perd el segell
Bota de PFA modelada o acabat sobreemmotllat Alt Excel·lent (no cal subjecció mecànica) Millor per a una humitat elevada i rentat
Pinça d'acer inoxidable amb coixí de silicona (2 mm) Alta Bona (compressió del coixinet del 30-50%, absorció de fluïdesa) Recomanat; canvi de coixinet anualment
Bones pràctiques per a la instal·lació en condicions humides
Si l'escalfador de PFA s'ha de posar a una humitat ambiental superior al 60% durant més de 1.000 hores a l'any, les especificacions haurien de restringir les brides de mànega de metall directes a la part freda de l'escalfador de PFA. Una brida de PFA modelat o un accessori de compressió que distribueix la càrrega sobre una gran àrea (mínim 20 mm d'ample) i utilitza un segell elastomèric (FKM o EPDM) que manté la compressió malgrat la fluïdesa de PFA és la forma preferida d'unir suports o braços de suport. Tres mitigacions redueixen la probabilitat de fallada si una pinça és inevitable. Col·loqueu un coixí de goma de silicona d'1-2 mm de gruix sota tota l'amplada de la banda de pinça. La recuperació elàstica del coixinet (compressió del 60-80%) compensa la fluència de PFA durant 12-18 mesos. En segon lloc, abans d'unir el coixinet, apliqueu una petita capa de greix dielèctric (a base de silicona-) a la superfície de PFA; el greix tanca esquerdes microscòpiques i inhibeix l'absorció de la humitat. En tercer lloc, després d'estrenyir-les, segelleu les vores de la banda de pinça amb una silicona RTV que cura la humitat-per proporcionar una barrera secundària contra l'entrada d'aire humit. Cap d'aquestes mitigacions és tan bona com simplement treure la pinça metàl·lica. Especifiqueu suports de muntatge integralment modelats o brides que eliminen qualsevol fixació de fixació a la secció freda per a noves especificacions de l'escalfador. El cost incremental d'un suport modelat (20-50) és trivial en comparació amb el cost d'una fallada del sòl que tanca una línia de procés durant quatre hores (20-50) és trivial en comparació amb el cost d'una fallada del sòl que tanca una línia de procés durant quatre hores (2.000-1000).

Conclusió: pinces inclinades per fluir i humitat combinades
Les pinces de mànega metàl·liques en contacte amb la part freda d'un escalfador PFA fallen en entorns humits quan el PFA llisca sota compressió sostinguda deixant un buit que absorbeix la humitat a la terminació elèctrica. El diagnòstic és complicat, ja que la fallada sol produir-se 3-12 mesos després de la instal·lació. L'operador normalment substituirà l'escalfador sense diagnosticar la pinça com a motiu principal i es produirà una sèrie de fallades. La solució és especificar un muntatge lliure de pinces- amb brides modelades, accessoris de compressió amb segells elastomèrics o pinces de plàstic que imiten el comportament de fluïdesa del PFA. Tot i que la vida útil d'una instal·lació existent es pot allargar substituint les pinces metàl·liques per pinces encoixinades de silicona-i segellant les vores, el risc no s'elimina. En qualsevol lloc on la humitat relativa sigui constantment superior al 70%, qualsevol pinça a la part freda s'ha de considerar com un accessori temporal que s'ha de substituir cada 12 mesos, independentment del seu estat aparent. La millor solució-a llarg termini és que el fabricant de l'escalfador proporcioni característiques de muntatge modelades integralment, de manera que no calguin pinces instal·lades al camp.