PFA ヒーターが圧縮継手とシースの界面の隙間腐食で故障するのはなぜですか?

PFA ヒーターは通常、圧縮継手を使用してタンク壁を通して取り付けられます。フィッティングは、O- リングまたはフェルールを PFA シースに押し付けてシールを形成します。締め付けられたフィッティングとシースの間の空間には、プロセス流体または凝縮水が捕捉されます。その中に閉じ込められた液体は、蒸発や化学反応により時間の経過とともに停滞し、バルク流体よりも濃縮されます。過酷な使用環境 (酸、塩化物、酸化剤) では、PFA 自体は腐食しない場合でも、停滞した液体により PFA の下の金属コアの腐食が促進されます。腐食生成物 (金属塩) は元の金属よりも多くのスペースを占め、PFA を内側から外側に膨張させて粉砕します。この隙間腐食プロセスにより、ヒーターの残りの部分には損傷を与えることなく、6 ～ 24 か月で取り付け界面に欠陥が生じます。防止するには、隙間を閉じるか、停滞ゾーンを取り除くフランジ付き取り付けを使用する必要があります。

すきま腐食のメカニズム
圧縮フィッティングにより、フェルールと PFA シースの間に小さなスペース (10 ～ 100 µm) が生成されます。処理液は毛細管現象によりこの空間に浸透します。バルクフローがないため、液体は停滞します。液体/空気界面での蒸発 (フィッティングが液体ラインの上にある場合) または化学的相互作用 (酸が金属イオンを攻撃する) により、敵対的な種が集中します。塩化物イオンはバルクレベルの最大 10-100 倍まで濃縮できます。濃縮された種は、薄い PFA 壁 (圧縮された領域の厚さが薄くなる可能性があります) を貫通し、金属コアを攻撃します。金属の溶解により Fe{9}}、Cr3+、Ni2+ が生成され、これらが Cl- および SO4 2- と反応して金属塩を生成します。これらの塩は、自然金属の体積の 2 ～ 4 倍です。塩の結晶が成長して PFA を押し出し、膨れやひび割れを引き起こします。亀裂が発生すると、プロセス流体がコアと直接接触するため、故障が早くなります。

PFA は耐薬品性がありますが、金属コアは耐薬品性がありません。隙間腐食は目に見えません。継手の外側からは問題がないように見えますが、その下のコアが侵食されています。

障害発生までの時間とサービスの重大度
使用環境 温度 (度) 隙間腐食 故障時間 (月) 外部から見える兆候 故障メカニズム
Fresh Water, pH 7 50 >60 (まれ) なし 無視できる
希塩酸 (5%) 60 24 – 36 フィッティング部分に軽度の浮腫 水ぶくれ
希塩酸 (10%) 80 12-18 膨潤した茶色の汚れ フィッティングのひび割れ
濃 HCl (30%) 80 6–12 水膨れ、しだれ状の漏れ
20% 塩化物を含む H2SO4 90 4-8 膨張、塩の堆積 破裂
海水 (3.5% NaCl) 60 12-24 白色沈殿物 (塩化物) コア孔食
漂白剤 (NaOCl、5% 活性) 50 6-12 黄色の汚れ、膨潤 HF (10%) 60 8-16 白い沈殿物 (金属フッ化物) ひび割れ
検出と検査
隙間腐食は、継手によって損傷が隠れるため、早期に特定することが困難です。症状には次のようなものがあります。

フィッティングに直接隣接する PFA の膨らみ (膨らみ長さ 5 ～ 20 mm)。

金具周囲の変色（茶色、緑、または白）。

シール漏れ。継手と PFA の間から液体がにじみ出る。

絶縁抵抗が低い (<100 MΩ) (moisture ingress to core)

年次検査: まずヒーターの電源を切り、圧縮フィッティングを少し緩め、10-20 mm 後方にスライドさせて下の PFA 表面を検査します。-穴あき、腫れ、変色がないか確認してください。ヒーターが存在する場合は交換し、取り付けを再設計します。

予防方法の有効性コストの実施
圧縮フィッティングをフランジ付きマウントに置き換える 95% (隙間をなくす)高 (新しいデザインのフランジ)
シリコンまたはエポキシ 70 ～ 80%Low で隙間をシールします。フィッティングを締めた後、シーラントを塗布します。

接続界面での水噴霧
二次 O リングを備えた継手を使用して隙間をシールします。-