Le pic d’échec de l’été
Les dossiers de maintenance des installations de galvanoplastie dans les climats humides montrent un schéma cohérent : les pannes des échangeurs de chaleur métalliques se multiplient de juillet à septembre. Les mêmes serpentins qui fonctionnent de manière fiable pendant les mois secs de l’hiver développent des fuites de microtrous, des fuites de vapeur au niveau des raccords et des défaillances inattendues des enveloppes de pression pendant la période la plus chaude et la plus humide de l’année.
Les conditions du processus n'ont pas changé. La température du bain, la pression de la vapeur et les concentrations de produits chimiques sont identiques à celles du fonctionnement hivernal. Ce qui a changé, c'est l'environnement extérieur. L'air d'été à 35 degrés et 85 % d'humidité relative transporte plus de 30 grammes d'eau par mètre cube. Lorsque cet air entre en contact avec les -parties froides non immergées de l'échangeur de chaleur-tuyaux de vapeur, conduites de retour de condensat, supports de support-l'humidité se condense. La fine pellicule d'eau qui en résulte sur les surfaces métalliques, combinée aux contaminants en suspension dans l'air et au modèle cyclique humide-sec des variations de température diurne-nuit, crée des conditions idéales pour la corrosion par piqûre atmosphérique.
Ce mécanisme de corrosion externe fonctionne indépendamment de la corrosion-côté processus que la sélection des matériaux traite généralement. Une bobine de titane parfaitement résistante à la corrosion-dans le bain de placage peut toujours échouer en raison de piqûres externes dans l'air humide au-dessus de la surface du bain.
Le mécanisme de condensation estivale
Les sections non-immergées d'un échangeur de chaleur fonctionnent à des températures inférieures au point de rosée de l'air ambiant en été pendant certaines parties du cycle quotidien. Lorsque la vapeur est coupée pendant un arrêt nocturne, la température du métal s'égalise avec celle de l'air ambiant. Comme le soleil du matin réchauffe l’air plus rapidement que le métal, celui-ci devient une surface de condensation. De la rosée se forme.
Cette rosée n'est pas de l'eau pure. Il absorbe les produits chimiques en suspension dans l'atmosphère de l'atelier de placage - les brouillards acides provenant des surfaces ouvertes des réservoirs, les chlorures provenant des produits chimiques de traitement de l'eau, les composés soufrés provenant d'une ventilation inadéquate. Le mince film de condensat devient un électrolyte dilué mais agressif.
Pendant la journée, lorsque la vapeur est allumée, la surface métallique chauffe et le condensat s'évapore. Les produits chimiques dissous ne s'évaporent pas. Ils restent en surface sous forme de résidus solides concentrés. Le cycle de condensation suivant les re-les dissout, créant un film d'électrolyte concentré. Au fil des semaines de ce cycle quotidien, le cycle humide-sec-du concentré crée des conditions de piqûres bien plus agressives qu'une immersion continue dans la même chimie nominale.
Tableau 1 : Gravité de la corrosion externe saisonnière par matériau de l'échangeur de chaleur (climat subtropical humide, moyenne d'été de 80 % d'humidité relative)
| Matériel | Taux de piqûres d’été par rapport à l’hiver | Mécanisme de corrosion des condensats | Indicateurs visuels | Modèle d'échec |
|---|---|---|---|---|
| Acier inoxydable 304 | Augmentation de 5 à 10 × | Piqûres de chlorure dans le film de condensat | Taches de couleur rouille-sur les supports | Fuites de sténopé au niveau des zones de condensation |
| Acier inoxydable 316L | 3-7× augmentation | Piqûres de chlorure (retardées) | Coloration légère | Fuites de sténopé après 2-3 étés |
| Titane Grade 2 | Augmentation de 2 à 4 fois | Corrosion caverneuse sous dépôts humides | Dépôts de sel blanc | Perte de paroi localisée au niveau des crevasses |
| Cuivre-Nickel 90/10 | 2-3× augmentation | Corrosion uniforme + dézincification | Patine verte | Amincissement général |
| PTFE | 1,0× (pas d'augmentation) | Aucun mécanisme de corrosion | Aucun changement | Pas de mode de défaillance atmosphérique |
PTFE : aucune réponse à l'humidité
Le PTFE ne se corrode pas lors d’une exposition atmosphérique, quel que soit le niveau d’humidité. Les liaisons carbone-fluor sont imperméables à l'eau, à l'oxygène et aux produits chimiques dilués présents dans l'humidité condensée. Il n'y a pas de film passif qui se décompose sous un cycle humide-sec. Il n’y a pas de limites de grains pour une attaque préférentielle. Il n’y a aucune activité électrochimique.
L'énergie de surface de 18 à 20 mN/m rend le PTFE hydrophobe. L'eau perle plutôt que de mouiller la surface. Le film électrolytique mince et continu qui entraîne la corrosion atmosphérique des métaux ne peut pas se former sur le PTFE. La condensation se forme sous forme de gouttelettes isolées qui roulent ou s'évaporent sans laisser de chemin conducteur continu.
Cette immunité s'étend à tous les composants d'un échangeur de chaleur en PTFE -tuyaux, collecteurs, plaques de support et raccords de tuyauterie externes lorsqu'ils sont fabriqués à partir de matériaux fluoropolymères appropriés. Il n’y a pas de variation saisonnière dans la fiabilité des équipements.
Implications opérationnelles
L'élimination des pics de pannes en été améliore la planification de la production et la budgétisation de la maintenance. Dans les installations équipées d'échangeurs de chaleur métalliques, les services de maintenance anticipent les types de pannes saisonnières et planifient des remplacements préventifs à la fin du printemps-en remplacement des serpentins qui peuvent encore avoir des mois de durée de vie restante afin d'éviter l'impact sur la production d'une-panne en service pendant la pointe estivale.
Les échangeurs PTFE éliminent ce cycle de remplacement préventif. La bobine qui fonctionne de manière fiable en janvier fonctionne de manière identique en août. Les ressources de maintenance peuvent être allouées en fonction de l’état réel de l’équipement plutôt que de la prévision des risques saisonniers. Le coût des remplacements préventifs inutiles est éliminé.
Résumé
Les pannes des échangeurs de chaleur métalliques augmentent pendant les mois d'été humides en raison de la corrosion par piqûre atmosphérique externe provoquée par la condensation cyclique et l'évaporation de l'humidité contaminée sur les surfaces non-immergées. Les échangeurs de chaleur en PTFE résistent complètement à ce mécanisme grâce à leur hydrophobie inhérente et à l’absence de tout processus de corrosion électrochimique.
Le résultat est une fiabilité des équipements indépendante des saisons, l'élimination du remplacement préventif basé sur le risque saisonnier et une planification de maintenance stable tout au long de l'année. L'immunité à la corrosion atmosphérique du PTFE prolonge la durée de vie de l'équipement au-delà de ce que la compatibilité côté processus-seule permettrait de prédire.
L'analyse technique des spécifications des échangeurs de chaleur en PTFE dans les installations en atmosphère humide ou corrosive est disponible sur soumission des données climatiques de l'emplacement de l'installation, des modèles de défaillance saisonnière actuels, ainsi que du matériau et de l'âge de l'équipement existant.
