Yuqori haroratlarda (80-120 daraja) 20% fosfor kislotasida (H₃PO₄) aralashmalar yoki qo'shimcha ishlov berish vositalaridan kelib chiqadigan ftorid ionlari (F⁻) PFA isitgichlarining g'iloflarini sezilarli darajada tezlashtiradi. Ftorid PFA{4}}metall interfeysiga polimer orqali kirib, metall yadroni (Incoloy yoki titan) joyida hosil bo'lgan gidroftorik kislota (HF) bilan korroziyaga solish orqali hujum qiladi. PFA isitgichini 3 yil davomida (taxminan 25 000 soat uzluksiz xizmat ko'rsatish) ishlashi uchun ruxsat etilgan maksimal ftorid ioni kontsentratsiyasi 80 daraja haroratda 50 ppm, 100 daraja haroratda 20 ppm va 120 daraja haroratda 5 ppm ni tashkil qiladi. Ushbu chegaralardan oshib ketganda, o'tkazuvchanlikning kuchaygan korroziyasi-6–18 oy ichida tuproqdagi nosozliklar yoki yadro buzilishiga olib keladi. Metallni qayta ishlash yoki o'g'it ishlab chiqarishda ishlatiladigan fosfor kislotasi vannalari uchun ftorid darajasini nazorat qilish isitgichning uzoq umr ko'rishi uchun zarurdir.
Fosfor kislotasida ftoridning hujum mexanizmi
Fosforik kislotaning o'zi 120 darajagacha bo'lgan haroratlarda PFAga nisbatan yumshoq bo'ladi. Biroq, ftorid ionlari (ko'pincha fosfat jinslarini qayta ishlash natijasida HF yoki florosilik kislota sifatida mavjud) juda agressivdir. HF molekulalari PFA devori orqali (35-moddaga qarang) kichik o'lchamlari (kinetik diametri 0,26 nm) tufayli H₃PO₄ dan tezroq o'tadi. HF metall yadroga (Incoloy yoki titanium) etib borgach, u passiv oksid qatlamini tezda eritib, chuqur korroziyaga olib keladi. Titan Incoloyga qaraganda HF ga chidamliroq, ammo ikkalasi ham 100 darajadan 10-20 ppm dan yuqori ftorid konsentratsiyasida hujumga uchraydi. Korroziyaga qarshi mahsulotlar (metall ftoridlar) asl metalldan kattaroq hajmga ega bo'lib, PFA qobig'ini ichkaridan pufakchalar va yorib yuboradigan ichki bosim hosil qiladi.
Sinergetik ta'sir juda muhim: 20% H₃PO₄ eritmasi PFAni plastiklash orqali HF o'tishini tezlashtiradigan protonlarning yuqori konsentratsiyasini (H⁺) saqlaydi. Ftoridning 10 ppm gacha past konsentratsiyalarda mavjudligi ftorid{3}}bo'sh fosforik kislotaga nisbatan kislota turlarining o'tish tezligini ikki baravar oshiradi.
3 yillik umr uchun maksimal ruxsat etilgan ftorid konsentratsiyasi (25 000 soat)
| Ishlash harorati (daraja) | 3 yillik umr uchun maksimal F⁻ (ppm). | Isitgichning kutilayotgan xizmat muddati (yillar) | Muvaffaqiyatsizlik rejimi | Tavsiya etilgan asosiy material |
|---|---|---|---|---|
| 80 | 50 | 1.0–1.5 | Yadro chuqurchasi | Incoloy 825 |
| 90 | 30 | 0.8–1.2 | Qovurish | Incoloy yoki titanium |
| 100 | 20 | 0.5–1.0 | Blister + yorilish | Titan 2-darajali |
| 110 | 10 | 0.3–0.6 | Tez yadro korroziyasi | Titan 2-darajali |
| 120 | 5 | 0.2–0.4 | Darhol muvaffaqiyatsizlik xavfi | Tavsiya etilmaydi |
Ushbu chegaralar 2 mm PFA devorini va doimiy suvga cho'mishni nazarda tutadi. Qalinroq devorlar (2,5-3,0 mm) uchun ruxsat etilgan ftorid kontsentratsiyasi 30-50% ga oshadi, chunki uzoqroq diffuziya yo'li HF kelish tezligini pasaytiradi.
Fosfor kislotasi bug'lantiruvchilaridan dala ma'lumotlari
Fosfor kislotasi kontsentratsiyasi zavodi 25-35 ppm F⁻ o'z ichiga olgan 20% H₃PO₄ bilan 100 darajada ishladi. PFA isitgichlari (2 mm devor, Incoloy yadrosi) har 8-12 oyda muvaffaqiyatsiz tugadi. Metallurgik tahlil Incoloy yadrosining kuchli chuqurlashishini aniqladi. Xuddi shu zavodda ftoridni yo'qotish bosqichiga ega bo'lgan issiqlik almashtirgich halqasi (CaF₂ cho'kmasiga ohak qo'shish) F⁻ ni 8 ppm ga kamaytirdi. Isitgichning ishlash muddati 28 oygacha uzaytirildi (10 ppm da prognoz qilingan 3 yilga yaqin). Zavod endi F⁻ ni 15 ppm dan past darajada ushlab turadi va qo'shimcha marj uchun titan yadrolaridan foydalanadi.
Monitoring va yumshatish
20% fosforik kislotada uzoq-muddatli PFA isitgichi ishlashi uchun ftorid monitoringi jadvalini (har haftada ion{2}}selektiv elektrod yordamida) amalga oshiring va konsentratsiyani 3 yillik chegaralardan pastroq tuting. Agar ftorid chegaradan oshib ketgan bo'lsa, uchta tuzatish chorasi mavjud:
Cho'ktiruvchi vositani qo'shing(kaltsiy karbonat yoki ohak) erimaydigan CaF₂ hosil qiladi, filtrlash orqali chiqariladi. Bu F⁻ ni 50 ppm dan 5-10 ppm gacha kamaytiradi.
Qalinroq PFA devoriga o'ting(3,0 mm). Xuddi shu F⁻ konsentratsiyasi uchun 3 mm devor yadro korroziyasi uchun vaqtni ikki baravar oshiradi, chunki HF o'tkazuvchanligi qalinlikka teskari proportsionaldir.
Titan yadrosidan foydalaningHF ga nisbatan yuqori qarshilik bilan. 7-darajali titan (Pd{2}}qotishma) tarkibida ftor-boʻlgan kislotalar boʻyicha 2-navga qaraganda yaxshiroq ishlaydi.
Xulosa: 100 gradusda 20 ppm F⁻ 3 yillik hayot uchun chegaradir
PFA isitgichini 3 yil davomida 20% fosforik kislotali hammomda 100 daraja haroratda ishlatish uchun maksimal ruxsat etilgan ftorid ioni kontsentratsiyasi 20 ppm ni tashkil qiladi. 80 daraja haroratda chegara 50 ppm gacha ko'tariladi; 120 daraja , u 5 ppm ga tushadi. Ftorid HF o'tkazuvchanligini va yadro korroziyasini tezlashtiradi, isitgichning ishlash muddatini keskin qisqartiradi. Doimiy monitoring va ftoridni olib tashlash (ohak yog'inlari orqali) uzoq muddatli ishonchlilik uchun zarur-. Muqarrar ravishda ftoridli ilovalar uchun qalinroq PFA devorlarini (2,5–3,0 mm) va titan yadrolarini belgilang. Fosfor kislotasi yumshoq bo'lishi mumkin, ammo ftorid o'limga olib keladi. Ftoridni boshqaring va isitgich omon qoladi. Bunga e'tibor bermang va muvaffaqiyatsizlik bir necha oy ichida sodir bo'ladi.
