Perché un riscaldatore PFA che è stato conservato per 6 mesi in ambienti con elevata umidità può mostrare una durata di primo-avvio-più breve del 20%?

Moisture is absorbed by PFA heaters kept in high-humidity conditions (>80% di umidità relativa) attraverso la guaina polimerica e nello spazio anulare tra il PFA e il nucleo metallico. A seconda dello spessore delle pareti e della temperatura di stoccaggio, un riscaldatore può assorbire 0,5–2,0 grammi di acqua nel corso di sei mesi. Quando il nucleo metallico raggiunge i 100 gradi durante il primo funzionamento (avvio-), l'umidità si trasforma in vapore. La pressione interna (10–100 bar) prodotta dalla rapida espansione provoca la formazione di bolle nel PFA dall'interno; questo processo è noto come steam blistering (vedi articolo n. 61). Il micro-danno degrada l'interfaccia metallica del PFA-, diminuendo l'adesione a lungo-termine anche in assenza di rotture iniziali del blister. Se confrontati con riscaldatori identici conservati in ambienti asciutti (<30% RH) settings, heaters stored in humid conditions have a 20–40% shorter service life. PFA heaters should be kept in airtight bags with desiccant to avoid this. Before using the heater for the first time, dry it at 80°C for 24 to 48 hours if humid storage cannot be avoided.

Assorbimento di umidità durante lo stoccaggio
Il PFA assorbe l'acqua a un tasso basso ma rilevabile: 0,03–0,10% in peso al 50% di umidità relativa e 0,08–0,20% al 95%. Ciò equivale a 0,6–4 grammi di acqua per un riscaldatore da 2 chilogrammi. Poiché il nucleo metallico è idrofilo e condensa l'umidità, la maggior parte di quest'acqua si accumula nell'interfaccia metallica PFA-. L'acqua viene trattenuta per azione capillare nello spazio di contatto (0,1–1,0 µm). L'acqua non evapora facilmente a temperatura ambiente dopo l'assorbimento perché il contatto non è ventilato. L'umidità viene eliminata solo mediante riscaldamento prolungato a 80-100 gradi.

Il nucleo metallico si riscalda rapidamente durante l'avvio iniziale. L'acqua bolle fino a formare vapore a temperature superiori a 100 gradi. I picchi di pressione locale sono causati dall'espansione del volume (1.600×). Quando il PFA cede si formano vesciche con un diametro da 0,5 a 5 mm. Queste vesciche sono danni irreversibili. Il PFA è ora localmente assottigliato e delaminato, anche se la vescica non scoppia. Rispetto a un riscaldatore immagazzinato a secco-, la durata del riscaldatore è ridotta del 20–40%.

Riduzione della durata rispetto alla durata di conservazione e all'umidità
UR (%) Condizioni di conservazione Intervallo di tempo (mesi) Primo avvio- Densità del blister (per 100 cm²) Umidità assorbita (g) Conservazione a secco rispetto a Riduzione della durata (%)
Asciutto (sacchetto essiccante)<10% 12 <0.1 0%
Normale (plastica sigillata) 30–50% 6 0.2–0.5 0–5 5–10%
Normale (all'aperto) 60–80% 6 0.5–1.0 5–20 10–20%
Umidità elevata (aperto) 80–95% 3 0.8–1.5 10–30 15–25%
Umidità elevata (aperto) 80–95% 6 1.2–2.5 20–60 20–35%
Umidità elevata (aperto) 80–95% 12 1.5–3.5 50–100+ 30–50%
Condensation (wet storage) 100% (liquid) >100 50–70%
Perché il primo avvio-è il più rischioso
Il riscaldatore potrebbe continuare a funzionare dopo il primo avvio-e dopo il primo surriscaldamento. Ma le vesciche fungono da punto focale per la tensione. Compaiono crepe ai bordi delle vesciche durante i successivi cicli di calore. Invece di due o tre anni, il riscaldatore può guastarsi in sei o dodici mesi. Un riscaldatore avviato correttamente e mantenuto asciutto durerà a lungo senza sviluppare vesciche.

Venti riscaldatori-dieci in sacchetti essiccanti asciutti e dieci all'aperto con un'umidità relativa dell'80%-sono stati mantenuti per sei mesi durante i test sul campo. Successivamente, tutti sono stati eseguiti in acqua a 80 gradi a 3 W/cm². I riscaldatori-immagazzinati a secco avevano una durata media di 8.000 ore (fino al guasto a terra) e non presentavano bolle. I riscaldatori a umido-immagazzinati avevano una durata media inferiore del 31% pari a 5.500 ore e una copertura blister del 30%.

Mitigazione e prevenzione
Misure preventive durante la conservazione:

I riscaldatori devono essere conservati in pacchetti di alluminio sigillati con da cinque a dieci grammi di essiccante (setaccio molecolare o gel di silice).

Ogni sei mesi o quando l'indicazione diventa rosa, sostituire l'essiccante.

Per evitare la formazione di condensa, conservare in un ambiente a temperatura-controllata compresa tra 10 e 30 gradi.

Utilizzare la busta entro 30 giorni se è stata aperta; in caso contrario, riasciugare.

Processo di asciugatura prima del primo utilizzo:
Dry a heater before installing it if it has been kept in humid conditions (>50% UR) per più di tre mesi.

Per 24-48 ore, posizionare il riscaldatore in un forno a 80 gradi (non superare i 100 gradi per evitare il deterioramento del PFA).

Assicurarsi che il riscaldamento sia spento durante l'asciugatura.

Aumentare a 96 ore per i riscaldatori di grandi dimensioni.

Installare subito dopo l'asciugatura o conservare in una borsa asciutta.

In alternativa, installare il riscaldatore e farlo funzionare al 10% della sua potenza nominale per un giorno intero per rimuovere gradualmente l'umidità senza causare bolle di vapore. Successivamente, aumentare la potenza del 10% ogni due ore.

Esempio sul campo
Per otto mesi, un impianto di placcatura ha mantenuto venti riscaldatori PFA extra su uno scaffale aperto in una regione con elevata umidità relativa (75–90%). Entro 18 mesi dall'installazione, 15 su 20 si sono guastati (vita media: 14 mesi). Successivamente, l'impianto ha utilizzato sacchetti essiccanti per lo stoccaggio a secco. I successivi 20 riscaldatori avevano una durata di 30-40 mesi. L'azienda ha stimato che il costo di 50 contenitori sigillati e sacchetti essiccanti ha consentito di risparmiare 400 per riscaldatore in spese di sostituzione anticipata.

In conclusione, lo stoccaggio umido accorcia la vita del 20–40%.
At the PFA-metal interface, PFA heaters kept for six months in high-humidity conditions (>80% RH) assorbono da uno a due grammi di umidità. A differenza dei riscaldatori immagazzinati a secco-, questa umidità si trasforma in vapore durante l'avvio iniziale, provocando bolle interne che danneggiano irreversibilmente il riscaldatore e ne riducono la durata di servizio del 20–40%. Per evitare ciò, i riscaldatori devono essere conservati in sacchetti sigillati con essiccante. Prima di utilizzare il riscaldatore per la prima volta, asciugarlo a 80 gradi per 24-48 ore se non è possibile evitare la conservazione in ambiente umido. Mesi di vita perduta vengono evitati grazie alle poche ore di asciugatura. Una lunga vita inizia con un inizio secco. Una partenza breve è chiamata partenza bagnata. Inizia lentamente, mantieniti asciutto e resisti a lungo. Il modo in cui conservi il riscaldatore ne determinerà le prestazioni.