Jak wybrać PTFE na podstawie odporności chemicznej i temperatury roboczej?

Wybierając PTFE do zastosowań przemysłowych, inżynierowie zwykle zwracają uwagę na odporność chemiczną i temperaturę roboczą. PTFE jest dobrze znany ze swojej odporności na szeroką gamę substancji chemicznych i zdolności do pracy w podwyższonych temperaturach. Jednak prawidłowy wybór PTFE wymaga czegoś więcej niż tylko sprawdzenia, czy środek chemiczny jest kompatybilny z materiałem.

Rzeczywisty stan pracy ma znaczenie.

Na przykład rura wyłożona-PTFE, w której znajdują się żrące substancje chemiczne, może być narażona na kombinację ekspozycji chemicznej, ciśnienia, temperatury i pracy ciągłej. Arkusz PTFE stosowany do wykładziny zbiorników może mieć inne wymagania niż uszczelka PTFE lub element obrabiany.

Praktyczny wybór rozpoczyna się zatem od środowiska chemicznego, a następnie ocenia się temperaturę wraz z warunkami mechanicznymi.

1. Najpierw zidentyfikuj środowisko chemiczne

Pierwszym krokiem jest dokładne określenie, z czym produkt PTFE będzie miał kontakt.

PTFE ma doskonałą odporność na większość kwasów, zasad, rozpuszczalników, olejów i innych agresywnych mediów chemicznych. Producenci fluoropolimerów ogólnie opisują PTFE jako chemicznie obojętny w stosunku do prawie wszystkich substancji chemicznych, z konkretnymi wyjątkami dotyczącymi substancji wysoce reaktywnych, takich jak fluor pierwiastkowy w trudnych warunkach i stopione metale alkaliczne.

Jednakże „odporność chemiczna” nie powinna być traktowana jako uniwersalna właściwość, na którą można odpowiedzieć tak-lub-nie.

Przed wyborem materiału należy potwierdzić:

Nazwa chemiczna

Stężenie chemiczne

Temperatura robocza

Ciśnienie

Czas narażenia

Stan przepływu

Obecność innych substancji chemicznych

Niezależnie od tego, czy medium jest cieczą, gazem czy parą

W przypadku projektu rurociągów chemicznych informacja ta daje dostawcy znacznie lepszą podstawę do wyboru materiału niż samo podanie nazwy chemicznej.

2. Weź pod uwagę stężenie chemiczne

Stężenie może mieć wpływ na działanie materiału, szczególnie w przypadku zastosowania agresywnych mieszanin chemicznych.

Na przykład rozcieńczony roztwór chemiczny i roztwór o wysokim stężeniu mogą wiązać się z różnymi wymaganiami wobec materiału wykładzinowego lub uszczelniającego. Mieszane chemikalia mogą również zachowywać się inaczej niż pojedyncza substancja chemiczna.

Z tego powodu tabelę odporności chemicznej należy traktować jako punkt wyjścia, a nie jedyną podstawę przy wyborze PTFE.

W przypadku wymagających zastosowań rzeczywiste stężenie robocze należy przekazać dostawcy materiału wraz z oczekiwaną temperaturą.

3. Sprawdź temperaturę roboczą

Temperatura jest drugim ważnym czynnikiem.

PTFE ma doskonałą stabilność termiczną, a główni producenci fluoropolimerów zwykle określają dla gatunków PTFE temperatury ciągłego-użytkowania na poziomie około 260 stopni.

Jednak ta wartość nie powinna być używana jako uniwersalna granica projektowa.

Dopuszczalna temperatura robocza rzeczywistego produktu PTFE może również zależeć od:

Ciśnienie

Obciążenie mechaniczne

Wymiary produktu

Grubość ścianki

Czas narażenia

Cykl termiczny

Formuła PTFE

Konstrukcja produktu

Element PTFE znajdujący się pod ciągłym ciśnieniem w podwyższonej temperaturze może zachowywać się inaczej niż nieobciążony element PTFE w tej samej temperaturze.

Dlatego wybór temperatury należy zawsze rozważać łącznie z warunkami mechanicznymi.

4. Odróżnij temperaturę ciągłą od temperatury-krótkoterminowej

Urządzenia przemysłowe mogą doświadczać różnych warunków temperaturowych podczas normalnej pracy, uruchamiania, wyłączania, czyszczenia lub zmian w procesie.

Na przykład system może normalnie działać w temperaturze 180 stopni, ale tymczasowo osiąga wyższą temperaturę podczas cyklu technologicznego.

Oznacza to, że dostawca powinien znać oba:

Normalna temperatura pracy

I

Temperatura maksymalna lub szczytowa.

Materiał, który dobrze sprawdza się w ciągłej pracy, może mieć różne ograniczenia podczas powtarzających się cykli termicznych.

W przypadku urządzeń i rurociągów-wyłożonych PTFE częste zmiany temperatury mogą również powodować dodatkowe obciążenie systemu wykładzin, ponieważ PTFE i podłoże metalowe mają różną rozszerzalność cieplną.

5. Weź pod uwagę łącznie temperaturę i narażenie chemiczne

Odporności chemicznej nie zawsze można oceniać w oderwaniu od temperatury.

Materiał może wykazywać doskonałą odporność na działanie substancji chemicznych w normalnych warunkach, ale zastosowanie może stać się bardziej wymagające, gdy substancja chemiczna jest stosowana w podwyższonej temperaturze.

Jest to szczególnie ważne dla:

Rury pokryte-PTFE

Łokcie i trójniki-wyłożone PTFE

Zbiorniki do przechowywania środków chemicznych

Okładziny zbiorników

Uszczelki i uszczelki

Rurki teflonowe

Elementy pompy i zaworu

W przypadku tych zastosowań proces selekcji powinien opierać się na rzeczywistej kombinacji:

Substancja chemiczna + stężenie + temperatura + ciśnienie + czas ekspozycji.

Jest to o wiele bardziej niezawodne niż wybieranie materiału PTFE z jednej tabeli-odporności chemicznej.

6. Weź pod uwagę ciśnienie, gdy temperatura jest wysoka

Wysoka temperatura może sprawić, że wydajność mechaniczna będzie ważniejsza.

PTFE ma doskonałą odporność chemiczną, ale zwykle nie jest wybierany ze względu na wyjątkowo wysoką wytrzymałość mechaniczną. Przy długotrwałym obciążeniu należy wziąć pod uwagę pełzanie i odkształcenie.

Staje się to szczególnie istotne, gdy PTFE stosuje się jako:

Podszewka-odporna na ucisk

Element uszczelniający

Uszczelka

Element zaworu

Element łożyskowy lub ślizgowy

Wyściółka złączki rurowej

Jeśli zastosowanie łączy wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie, materiał należy ocenić zarówno pod kątem odporności chemicznej, jak i stabilności mechanicznej.

Niektóre modyfikowane lub wypełnione związki PTFE zaprojektowano w celu poprawy właściwości, takich jak odporność na pełzanie, odporność na zużycie, stabilność wymiarowa lub nośność-przy jednoczesnym zachowaniu większości odporności chemicznej i termicznej PTFE.

7. Zdecyduj pomiędzy dziewiczym PTFE a wypełnionym PTFE

Odporność chemiczna i wymagania temperaturowe mogą również wpływać na to, czy odpowiedni będzie PTFE pierwotny czy wypełniony.

Dziewiczy PTFE

Dziewiczy PTFE jest często brany pod uwagę, gdy ważna jest odporność chemiczna, czystość, niskie tarcie i izolacja elektryczna.

Może być odpowiedni do zastosowań takich jak:

Wyściółka-odporna na chemikalia

Arkusze PTFE

Rurki teflonowe

Uszczelki

Uszczelki

Izolacja elektryczna

Wypełniony PTFE

Wypełniony PTFE można rozważyć, gdy zastosowanie wymaga również ulepszonej odporności mechanicznej lub odporności na zużycie.

Do różnych celów stosuje się różne wypełniacze. Na przykład włókno szklane może poprawić stabilność wymiarową i właściwości mechaniczne, podczas gdy wypełniacze-na bazie węgla mogą poprawić charakterystykę zużycia lub nośności-w odpowiednich zastosowaniach. Określone gatunki mogą mieć różną temperaturę i działanie chemiczne, dlatego należy sprawdzić rzeczywisty związek, a nie zakładać, że wszystkie wypełnione PTFE zachowują się w ten sam sposób.

Ważne jest, aby dobór wypełniacza odpowiadał warunkom pracy.

8. Rozważ rodzaj produktu PTFE

Ten sam materiał PTFE może być stosowany w bardzo różnych postaciach, ale wymagania dotyczące wyboru nie są identyczne.

Arkusz PTFE

W przypadku arkuszy PTFE stosowanych jako wykładzina-odporna na korozję, zazwyczaj głównymi czynnikami branymi pod uwagę są odporność chemiczna i temperatura. Należy również wziąć pod uwagę grubość, metodę montażu, ciśnienie i konstrukcję podłoża.

Rura PTFE i rura wyłożona PTFE

W przypadku rurociągów należy łącznie ocenić medium chemiczne, temperaturę, ciśnienie, warunki przepływu, wymiary rur i konstrukcję wykładziny.

Złączki PTFE

W przypadku kolan, trójników i innych złączek-wyłożonych z PTFE, odporność na temperaturę i chemikalia to tylko część wyboru. Struktura wykładziny i warunki połączenia również wpływają na wydajność usługi.

Uszczelki z PTFE

W przypadku uszczelek należy ocenić zgodność chemiczną wraz z odpornością na ściskanie, ciśnienie, temperaturę, ruch i pełzanie.

Dlatego też stwierdzenie „PTFE jest odporny na tę substancję chemiczną” nie jest wystarczającą informacją, aby określić, czy dany produkt PTFE będzie działał.

9. Zwróć uwagę na cykle termiczne

Niektóre systemy przemysłowe nie działają w jednej, stabilnej temperaturze.

Sprzęt może wielokrotnie przełączać się między niską a wysoką temperaturą podczas:

Uruchamianie i wyłączanie

Czyszczenie

Przetwarzanie wsadowe

Leczenie parą

Cykle ogrzewania i chłodzenia

Działalność sezonowa

Powtarzająca się rozszerzalność i kurczenie termiczne może powodować dodatkowe obciążenie komponentów PTFE i sprzętu-wyłożonego PTFE.

W przypadku rurociągów i urządzeń z wykładziną należy zatem uwzględnić w specyfikacji cykle termiczne, a nie brać pod uwagę jedynie najwyższą temperaturę.

10. Nie wybieraj PTFE wyłącznie na podstawie temperatury

Częstym błędem jest pytanie:

„Czy PTFE może wytrzymać 260 stopni?”

To pytanie jest zbyt ogólne.

Lepszym pytaniem jest:

„Czy ten konkretny produkt PTFE może działać w sposób ciągły w wymaganej temperaturze, ciśnieniu, stężeniu chemicznym i obciążeniu mechanicznym?”

Na przykład dwa zastosowania mogą działać w temperaturze 220 stopni, ale jedno może wiązać się z narażeniem na warunki atmosferyczne, a drugie z ciągłym ciśnieniem i agresywnymi chemikaliami.

Wymagania materiałowe niekoniecznie są takie same.

11. Praktyczny proces selekcji PTFE

W zastosowaniach przemysłowych przydatna jest następująca sekwencja:

Krok 1 - Zidentyfikuj substancję chemiczną

Określ dokładną substancję chemiczną lub mieszaninę chemiczną.

Krok 2 - Potwierdź koncentrację

Podaj stężenie normalne i maksymalne.

Krok 3 - Określ temperaturę

Zapisz normalną, maksymalną i minimalną temperaturę roboczą.

Krok 4 - Sprawdź ciśnienie

Określ ciśnienie robocze i szczytowe.

Krok 5 - Rozważ warunki mechaniczne

Sprawdź obciążenie, ruch, tarcie, ściskanie i zużycie.

Krok 6 - Wybierz formułę PTFE

Określ, czy bardziej odpowiedni jest pierwotny PTFE, czy wypełniony/modyfikowany gatunek PTFE.

Krok 7 - Oceń projekt produktu

Należy rozważyć, czy dane zastosowanie wymaga arkusza, rury, rury, złączki, wykładziny, uszczelki lub innego elementu PTFE.

Krok 8 - Potwierdź oczekiwaną żywotność

Weź pod uwagę ciągłą pracę, cykle termiczne, narażenie na chemikalia i wymagania konserwacyjne.

Proces ten pomaga uniknąć typowego błędu zakupowego: wybierania gatunku PTFE w oparciu o jedną atrakcyjną właściwość, pomijając rzeczywiste środowisko operacyjne.

12. Jakie informacje należy przekazać dostawcy PTFE?

Prosząc o wycenę lub rekomendację techniczną, lepiej podać warunki pracy, a nie tylko nazwę produktu.

Przydatna specyfikacja powinna zawierać:

Dzięki tym informacjom wybór materiału może opierać się na rzeczywistym zastosowaniu, a nie na ogólnej tabeli właściwości PTFE.

Wniosek

Wybór PTFE na podstawie odporności chemicznej i temperatury roboczej wymaga łącznego spojrzenia na oba czynniki.

PTFE zapewnia doskonałą odporność na szeroką gamę agresywnych chemikaliów i jest szeroko stosowany w podwyższonych temperaturach. Jednak praktyczna granica robocza produktu PTFE zależy nie tylko od samej temperatury. Ciśnienie, obciążenie mechaniczne, stężenie substancji chemicznych, cykle termiczne, konstrukcja produktu i skład PTFE mogą mieć wpływ na wydajność.

W przypadku rurociągów chemicznych, sprzętu-wyłożonego PTFE, arkuszy, rurek, złączek i elementów uszczelniających z PTFE najlepszym podejściem jest najpierw zdefiniowanie pełnego środowiska operacyjnego, a następnie wybranie odpowiedniego materiału PTFE i konstrukcji produktu.

Innymi słowy, właściwy PTFE to nie tylko ten, który ma najwyższą odporność chemiczną lub najwyższą temperaturę. Jest to taki, którego właściwości chemiczne, termiczne i mechaniczne odpowiadają rzeczywistym warunkom pracy w danym zastosowaniu.