Un atelier de placage a retiré un thermoplongeur en PTFE d'un réservoir de zingage après neuf mois de service. Le radiateur présentait une fissure horizontale le long de la conduite de liquide -, limite entre les sections immergées et exposées. La fissure avait pénétré le PTFE et exposé la gaine métallique. Le réservoir était équipé d'un interrupteur à flotteur qui contrôlait le niveau de liquide, mais l'interrupteur avait une bande morte d'environ 40 mm et le niveau montait et descendait sur le dessus du réchauffeur.
Les interrupteurs à flotteur sont des dispositifs de contrôle de niveau courants dans les réservoirs de placage et de traitement chimique. Ils sont simples, fiables et peu coûteux. Mais ils ont une bande morte-une plage entre les niveaux d'allumage-d'allumage et d'extinction-d'arrêt-qui permet au niveau de liquide de fluctuer. Si le réchauffeur est positionné de manière à ce que la conduite de liquide se situe dans la zone morte, le réchauffeur alterne entre les états immergé et exposé, et le PTFE se fissure le long de la conduite de liquide.
Pourquoi la conduite de liquide est une zone de concentration de contraintes
La conduite de liquide constitue la limite entre les parties immergées et exposées du radiateur. La partie immergée est refroidie par le fluide de traitement. La partie exposée est refroidie par air, ce qui est beaucoup moins efficace. La différence de température entre les deux portions peut être comprise entre 50 et 100 degrés.
La partie immergée se dilate moins que la partie exposée. La dilatation différentielle crée une contrainte de cisaillement au niveau de la conduite de liquide. La contrainte se concentre à la surface du PTFE, là où le polymère est lié à la gaine métallique. Des cycles répétés provoquent des fissures de fatigue.
| Cycle de niveau de liquide | Différence de température au niveau de la conduite de liquide | Amplitude de contrainte | Il est temps de craquer |
|---|---|---|---|
| <10 mm | 40 à 60 degrés | Faible | >36 mois |
| 10-25 mm | 50 à 80 degrés | Modéré | 18 à 30 mois |
| 25 à 40 millimètres | 60-100 degrés | Haut | 8 à 16 mois |
| 40 à 60 millimètres | 80-120 degrés | Très élevé | 4 à 10 mois |
| >60 millimètres | >120 degrés | Grave | 2 à 6 mois |
Cycle de niveau de liquide et son effet sur la fissuration du PTFE au niveau de la conduite de liquide
Pourquoi les interrupteurs à flotteur créent un cycle de conduite de liquide
Un interrupteur à flotteur fonctionne en ouvrant ou en fermant un circuit lorsque le niveau de liquide atteint un point de consigne. L'interrupteur a une bande morte-le niveau doit baisser d'un certain montant avant que l'interrupteur ferme la vanne de remplissage. La bande morte est généralement comprise entre 20 et 50 mm, selon la conception du commutateur.
Si le réchauffeur est positionné de manière à ce que la conduite de liquide se situe dans la zone morte, le réchauffeur alterne entre les états immergé et exposé à chaque cycle de remplissage. Le nombre de cycles dépend du taux d'évaporation et d'entraînement-. Dans un réservoir à forte évaporation, le niveau peut varier plusieurs fois par jour.
Pourquoi la fissure se forme au niveau de la conduite de liquide
La fissure se forme au niveau de la conduite de liquide car c’est là que la contrainte est la plus élevée. Le PTFE de la conduite liquide est soumis à toute la différence de température entre les sections humides et sèches. La contrainte de cisaillement est concentrée à l'interface métallique PTFE-.
La fissure se propage horizontalement le long de la conduite liquide. Cela peut rester une fissure superficielle pendant des mois, ou pénétrer dans le PTFE et exposer le métal. Une fois le métal exposé, la corrosion commence et le radiateur tombe en panne.
Prévenir la fissuration des conduites de liquide
La prévention la plus efficace consiste à positionner le réchauffeur de manière à ce que la conduite de liquide soit bien en dessous de la bande morte de l'interrupteur à flotteur. Le haut de la section chauffée doit être au moins 75 mm en dessous du niveau minimum de liquide. Cela garantit que le radiateur reste complètement immergé même lorsque le niveau est au point bas de la bande morte.
Un verrouillage de bas-niveau offre une protection supplémentaire. Le verrouillage coupe l'alimentation du radiateur si le niveau descend en dessous du seuil de sécurité. Le verrouillage doit être indépendant de l'interrupteur à flotteur et doit nécessiter une réinitialisation manuelle.
Un réchauffeur avec une section chauffée plus courte qui reste bien en dessous de la conduite de liquide normale offre une marge contre les fluctuations de niveau. Si le réservoir est suffisamment profond, le positionnement de la section chauffée dans la moitié inférieure du réservoir le maintient immergé même lors de baisses de niveau importantes.
| Mesure de prévention | Effet sur la fissuration des conduites de liquide | Mise en œuvre |
|---|---|---|
| Position inférieure du chauffage | Évite la zone morte | Montage du radiateur |
| Verrouillage de bas-niveau | Coupe l'alimentation à bas niveau | Capteur de niveau et relais |
| Section chauffée plus courte | Maintient le radiateur immergé | Conception du chauffage |
| Bande morte réduite | Moins de vélo de niveau | Mise à niveau de l'interrupteur à flotteur |
Mesures de prévention contre la fissuration des conduites de liquide dans les réservoirs équipés d'interrupteurs à flotteur
Lorsque la fissuration de la conduite de liquide indique un problème de conception
Un réchauffeur qui se fissure au niveau de la conduite de liquide malgré une position de montage basse et un verrouillage de bas niveau-indique que la bande morte de l'interrupteur à flotteur est trop grande pour l'application. Une configuration personnalisée de thermoplongeur en PTFE avec une section chauffée plus courte, une position de montage plus basse et un verrouillage de bas niveau - résout la cause première de la fissuration de la conduite de liquide. Le processus de spécification nécessite les dimensions du réservoir, la bande morte de l'interrupteur à flotteur, les niveaux de liquide normal et minimum et la puissance requise. Pour les installations équipées d'un contrôle de niveau par interrupteur à flotteur, cette approche spécifique à l'application- réduit les fissures dans les conduites de liquide et prolonge la durée de vie du réchauffeur.
