ความเข้มข้นของคลอรีนสูงสุดที่อนุญาตในน้ำสำหรับเครื่องทำความร้อน PFA คือเท่าใดเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกตัวของพื้นผิวที่ 60 องศา

ระบบน้ำคลอรีน-สระว่ายน้ำ การฆ่าเชื้อในน้ำดื่ม หอทำความเย็น- ละลายก๊าซคลอรีน (Cl 2 ) และกรดไฮโปคลอรัส (HOCl) ไปยังเครื่องทำความร้อน PFA สายพันธุ์เหล่านี้ออกซิไดซ์พื้นผิว PFA และทำให้เกิดการเปราะ ความแข็งเพิ่มขึ้น และแตกหักในที่สุด ที่ 60 องศา ซึ่งเป็นเรื่องปกติในระบบน้ำคลอรีนอุตสาหกรรมต่างๆ ความเข้มข้นของคลอรีนสูงสุดที่อนุญาตเพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะของพื้นผิวสำหรับอายุการใช้งาน 5 ปีคือคลอรีนอิสระ 2-3 ppm การเปราะของพื้นผิวสามารถวัดได้ที่ 5 ppm ที่ 2,000–3,000 ชั่วโมง และสังเกตการแตกร้าวได้ที่ 5,000–8,000 ชั่วโมง ความล้มเหลวเกิดขึ้นใน 1-2 ปีที่ 10 ppm เครื่องทำความร้อน PFA ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีสมรรถนะที่ดีเป็นเวลา 10+ ปีในระบบน้ำดื่ม (ปกติคือ 0.5-1 ppm Cl 2) สำหรับระบบอุตสาหกรรม > 60 C หรือ > 5 ppm Cl 2 ให้สำรวจวัสดุอื่น (ไทเทเนียม, ECTFE) หรืออุณหภูมิที่ต่ำกว่า

กลไกการโจมตีด้วยคลอรีน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
In water, chlorine occurs in an equilibrium: Cl₂ + H₂O ⇌ HOCl + H⁺ + Cl⁻. Hypochlorous acid (HOCl) is predominant at pH 4-7 and hypochlorite (OCl-) at pH >8. HOCl เป็นตัวออกซิไดซ์ที่ทรงพลังและกำจัดอะตอมไฮโดรเจนออกจากปลายโซ่ PFA เพื่อสร้างหมู่คาร์บอนิลฟลูออไรด์และหมู่คาร์บอกซิล อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นสองเท่าทุกๆ 8 ถึง 10 C ในอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น อัตราการเสื่อมสภาพจะซบเซาที่ 25 องศา แต่จะเร็วขึ้น 10-20 เท่า ที่ 60 องศา การย่อยสลายนั้นจำกัดอยู่ที่พื้นผิว ส่วนด้านนอกขนาด 50–200 µm จะเปราะในขณะที่ส่วนที่ยังคงความเหนียวอยู่ ความแข็งของพื้นผิวเพิ่มขึ้นจาก 65-68 Shore D เป็น 70-80 Shore D การยืดตัวของชั้นพื้นผิวเมื่อขาดลดลงจาก 300% เป็น 50-100% เมื่อพื้นผิวแตกร้าว การแตกหักจะผ่านชั้นที่เปราะจนกลายเป็นเนื้อเหนียว

ความเข้มข้นของคลอรีนวิกฤตคือความเข้มข้นที่อัตราการเกิดการเปราะเกินกว่าอายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อนที่ต้องการ เป็นเวลา 5 ปีของชีวิต (43,800 ชั่วโมง) ความเข้มข้นสูงสุด C max จะพบได้จากค่าคงที่ C max xt=(ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับคลอรีน) ข้อมูลเชิงประจักษ์ให้ C สูงสุด × t=100-150 ppm-ปี. 5 ปี? C_max=100/5=20 ppm ฟังดูแพง ให้ฉันคำนวณใหม่: ที่ 60 องศา ผลิตภัณฑ์ C (ppm) × ชีวิต (ปี)=15-20 สำหรับความล้มเหลว ดังนั้นสำหรับอายุการใช้งาน 5 ปี C_max=15/5=3 ppm อายุการใช้งาน 2 ปี: C สูงสุด=15/2=7.5 ppb ซึ่งสอดคล้องกับข้อสังเกต

Allowable Chlorine Concentration vs. Service Life at 60°C Free Chlorine (ppm) Time to Surface Hardness >75 Shore D (ชม.) เวลาที่พื้นผิวแตกร้าวที่มองเห็นได้ (ชม.) เวลาในการทะลุ-รอยแตกที่ผนัง (ชม.) อายุการใช้งานสูงสุดที่แนะนำ (ปี)
0 (control) >50,000 >50,000 >50,000 10+ 0.5 >50,000 >50,000 >50,000 10+ 1.0 35,000-50,000 >50,000 >50,000 8-10 2.0 20,000-30,000 35,000-50,000 45,000-60,000 5-8 3.0 12,000-18,000 20,000-30,000 30,000-40,000 3-5 5.0 6,000-10,000 10,000-15,000 15,000-20,000 1.5-2.5 7.0 3,000-5,000 5,000-8,000 8,000-12,000 1-1.5 10.0 1,500-2,500 2,500-4,000 4,000-6,000 0.5-0.75
15.0 800–1,200 1,200–2,000 2,000–3,000 0.25–0.35
20.0 400–700 700–1,200 1,200–2,000 0.15–0.25
ความเข้มข้นและผลของอุณหภูมิที่ใช้ได้
สำหรับเป้าหมายชีวิต 5 ปีเดียวกัน ปล่อยให้ความเข้มข้นของคลอรีนลดลงแบบทวีคูณตามอุณหภูมิ:

อุณหภูมิ ( องศา ) คลอรีนสูงสุดสำหรับอายุการใช้งาน 5 ปี (ppm) อัตราการย่อยสลายสัมพัทธ์
30 8-12 1.0 x 40 5-7 1.5-2.0 x 50 3-4 3-4 x 60 2-3 8-12 x 70 1-1.5 20-30 x 80 0.5-0.8 50-80 x (ไม่แนะนำ PFA)
การตรวจจับการเปราะที่เหนี่ยวนำให้เกิดคลอรีน-
ใช้เครื่องวัดความแข็ง Shore D (ASTM D2240) เพื่อระบุความแข็งพื้นผิวทุกปีบน-เครื่องทำความร้อนในบริการ อ่านค่าในส่วนที่แช่อยู่ (ห่างจากเส้นของเหลว) ความแข็งที่เพิ่มขึ้น +5 หน่วย (จาก 66 เป็น 71) หมายถึงการย่อยสลายในระดับปานกลาง เครื่องทำความร้อนมีชีวิตเหลืออยู่ 50–70%. +10 หน่วย ( 76 )=การย่อยสลายอย่างมีนัยสำคัญ เปลี่ยน < 6-12 เดือน . +15 หน่วย (เป็น 81) หรือมีรอยแตกบนพื้นผิวใด ๆ ที่เห็นชัด จำเป็นต้องเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว

การแตกร้าวของพื้นผิว-รอยแตกแนวเส้นผม-สามารถตรวจพบได้โดยการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ (กำลังขยาย 50 เท่า) ก่อนที่จะปรากฏชัดด้วยตามนุษย์ หากพบรอยร้าวเกิน > 10% ของพื้นผิว แสดงว่าเครื่องทำความร้อนหมดอายุการใช้งาน

การบรรเทาบริการคลอรีนสูง-
เมื่อความเข้มข้นของคลอรีนที่ต้องการเกินขีดจำกัดที่อนุญาต เทคนิคสี่ประการสามารถยืดอายุของเครื่องทำความร้อน PFA ได้:

การลดอุณหภูมิ: ลดค่าที่ตั้งไว้ 5 – 10°C อัตราการเสื่อมสภาพจะลดลง 30–50 %

ใช้ผนัง PFA ที่หนาขึ้น เช่น . 3 มม. แทน 2 มม. จึงมีวัสดุให้เจาะทะลุได้ก่อนที่จะเสียหาย สิ่งนี้จะเพิ่มชีวิตได้ 50-100%

ใช้เครื่องกำจัดคลอรีน: ติดตั้งตัวกรองถ่านกัมมันต์หรือฉีดโซเดียมซัลไฟต์เพื่อลดระดับคลอรีนอิสระก่อนที่น้ำจะเข้าสู่เครื่องทำความร้อน

Switch material: Titanium (passivates in chlorinated water) or ECTFE (Halar) are more resistant to chlorine than PFA and are suitable for >คลอรีน 5 ppm ที่ 60 องศา

สนามตัวอย่าง
ใช้เครื่องทำความร้อน PFA ในเครื่องทำความร้อนสระว่ายน้ำ (คลอรีนอิสระ 60 องศา 3 ppm) พื้นผิวของเครื่องทำความร้อนแข็ง (78 Shore D) และมีรอยแตกเล็กๆ หลังจากใช้งานไป 4 ปี เครื่องทำความร้อนถูกเปลี่ยนเชิงป้องกันก่อนที่จะล้มเหลว สระว่ายน้ำอีกแห่งในบริเวณเดียวกันที่อุณหภูมิ 50 องศา คลอรีน 3 ppm มีเครื่องทำความร้อน PFA ซึ่งอยู่ในสภาพดี (70 Shore D) หลังจากผ่านไป 5 ปี ชีวิตเพิ่มขึ้นสองเท่าด้วยความแตกต่างของอุณหภูมิ 10 องศา

สรุป: Cl Max 2-3 ppm ที่ 60oC เป็นเวลา 5 ปี
ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของคลอรีนในน้ำเพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะของพื้นผิวของเครื่องทำความร้อน PFA ที่ 60 องศาคือ 2–3 ppm สำหรับอายุการใช้งาน 5 ปี ที่ 5 ppm อายุการใช้งานจะลดลงเหลือ 1.5-2.5 ปี ที่ 10 ppm ถึง 6-9 เดือน อุณหภูมิมีความสำคัญ: ทุกๆ 10 องศาเหนือ 60 องศา ปริมาณคลอรีนที่อนุญาตจะลดลง 50% ตรวจสอบความแข็งของพื้นผิวเป็นประจำทุกปี เปลี่ยนเมื่อความแข็งเพิ่มขึ้น +10 Shore D หากมีคลอรีนหรืออุณหภูมิสูงขึ้น ให้ใช้ไทเทเนียมหรือ ECTFE PFA เหมาะอย่างยิ่งสำหรับคลอรีนต่ำ (<2 ppm) and moderate temperature (<50°C) service. Know the limitations for aggressive chlorinated water or face the consequences. Measuring chlorine. Controlling temperature. Extending life. The life of the heater.