Quali sono le cause della corrosione del nucleo metallico interno in un riscaldatore in PTFE e come viene rilevata?

La guaina in PTFE è intatta, tuttavia il riscaldatore disperde corrente a terra e non funziona. All'interno, forse un minuscolo foro stenopeico stava lentamente divorando con l'acido il nucleo di acciaio inossidabile o di rame. Questa corrosione interna è una modalità di guasto invisibile dei riscaldatori a immersione in PTFE, che spesso avanza inosservata fino a quando non si verifica un guasto elettrico.

Meccanismo di corrosione del nucleo metallico interno dei riscaldatori in PTFE
Rilevare la corrosione del nucleo metallico interno di un riscaldatore in PTFE è una difficoltà che inizia con un difetto molto piccolo nella guaina in PTFE. Questo difetto può essere un difetto di fabbricazione, una lesione meccanica o un degrado chimico a lungo termine in un punto di stress.

Una volta che si è formato un foro stenopeico o una microfessura, il fluido caldo di processo, generalmente acido o alcalino a seconda dell'applicazione, può essere risucchiato nel sistema isolante. Il fluido viene trasportato per azione capillare lungo l'interfaccia tra la guaina in PTFE e il nucleo metallico interno.

Il PTFE stesso è chimicamente resistente e non viene bagnato dalla maggior parte degli acidi, tuttavia la regione di contatto può fornire un condotto di ingresso nascosto. La corrosione inizia rapidamente non appena si entra in contatto con l'anima metallica.

Le fasi del processo di corrosione sono normalmente:

Ingresso di acido attraverso una piccola rottura della guaina

Flusso sulla superficie centrale

Corrosione localizzata del conduttore in rame o acciaio inossidabile.

Preparazione di ossidi e sali metallici

L'espansione ha generato tensione sullo strato di PTFE circostante

L'accumulo-di prodotti di corrosione può anche causare un aumento del volume interno e un'ulteriore propagazione di fessurazioni nella guaina in PTFE, accelerando il cedimento.

Segnali di guasto elettrico e visivo
Il monitoraggio elettrico in genere consente la diagnosi precoce della corrosione interna piuttosto che la valutazione oculare.

Un indicatore significativo è l'aumento della corrente di dispersione verso terra. Con l'invecchiamento del sistema isolante si possono formare vie di conduzione parziali tra l'elemento riscaldante e la terra. Questo è solitamente associato ad un lento declino della resistenza di isolamento.

Il risultato desiderato di un test convenzionale della resistenza di isolamento (test Megger) eseguito a 500 V CC dovrebbe essere valori superiori a 10 MΩ su un buon riscaldatore. Spesso il primo segnale avvertibile di degenerazione interna è una tendenza al ribasso nel tempo.

Altri sintomi possono includere:

Variazione della resistenza elettrica dell'elemento riscaldante nel tempo

Interventi intermittenti per guasto a terra

Oscuramento o scolorimento localizzato sulla superficie della guaina

Piccola distorsione delle bolle sull'isolamento in PTFE

In alcune circostanze può verificarsi una leggera colorazione verde o marrone nel punto di ingresso a causa della migrazione degli ioni metallici disciolti verso l'esterno.

Il foro stenopeico può essere microscopico e impercettibile all’occhio e potrebbe essere necessaria la diagnostica elettrica per rilevarlo nelle sue fasi iniziali.

Tecniche di rilevamento e monitoraggio
I test predittivi e le ispezioni di routine si completano a vicenda per fornire un mezzo efficace per rilevare la corrosione interna del nucleo:

Andamento della resistenza di isolamento
I test regolari del megger rappresentano il preavviso più affidabile. L'andamento della resistenza di isolamento solitamente diminuisce prima del guasto elettrico totale. I sistemi di monitoraggio continuo possono migliorare il rilevamento rilevando rapidi cambiamenti nella corrente di dispersione.

Ispezione visiva
L'ispezione di routine può rilevare piccole irregolarità superficiali come bolle, scolorimento o rigonfiamento localizzato della guaina in PTFE. Tali sintomi spesso suggeriscono attività chimica interna e deterioramento strutturale.

Monitoraggio delle prestazioni elettriche.
Un consumo energetico insolito del riscaldatore o un comportamento di riscaldamento non-omogeneo potrebbero indicare un danno interno parziale. Sintomi come questo compaiono tipicamente dopo che l'isolamento ha già iniziato a deteriorarsi.

Progressione e implicazioni del rischio di fallimento
In genere, quando la ruggine è visibile esternamente, l'integrità del riscaldatore è compromessa irreparabilmente. In questa fase il danno strutturale al nucleo interno e al sistema di isolamento è solitamente ben avanzato.

Il funzionamento per periodi prolungati in questi ambienti aumenta il rischio di:

Cortocircuito elettrico completo.-

Intervento per guasto a terra e arresto del processo

Potenziali rischi per la sicurezza nei fluidi di processo conduttivi

I segni esterni vengono spesso rilevati prima che sia necessaria la sostituzione.

Disciplina della prevenzione mediante monitoraggio
La causa principale della corrosione interna è la rottura dell'integrità della guaina. Anche i sistemi PTFE più resistenti si affidano alla continuità della barriera fisica per prevenire l'intrusione chimica.

Pertanto, per una scoperta tempestiva è importante eseguire regolarmente test di resistenza all'isolamento. Tuttavia, i dati di tendenza sono più utili delle misure-autonome poiché le tendenze del degrado nel tempo sono spesso più rivelatrici delle letture-di un singolo punto.

Astratto
La corrosione del nucleo metallico interno dei riscaldatori in PTFE è un meccanismo di guasto progressivo in cui piccole rotture della guaina consentono l'accesso al conduttore da parte dei fluidi di processo. Il rilevamento viene effettuato principalmente mediante test elettrici, soprattutto mediante misurazione della resistenza di isolamento a 500 V CC, con valori superiori a 10 MΩ che indicano un buono stato di isolamento [23].

Il monitoraggio di routine può individuare tempestivamente i problemi, prevenendo improvvisi guasti al riscaldamento e interruzioni non programmate dei processi. Anche la guaina più resistente agli agenti chimici è una barriera che deve essere frequentemente testata per verificarne la durata a lungo termine in condizioni industriali difficili.