Waarom kan een PFA-verwarmer defect raken door spleetcorrosie op het grensvlak tussen een compressiefitting en de huls?

PFA-verwarmers worden meestal door middel van knelfittingen door tankwanden geïnstalleerd. De fitting zorgt voor een afdichting door een O-ring of ferrule tegen de PFA-huls te drukken. De ruimte tussen de samengedrukte fitting en de mantel vangt procesvloeistoffen of condensaat op. De daarin opgesloten vloeistof wordt na verloop van tijd stagnerend en geconcentreerder dan de bulkvloeistof als gevolg van verdamping en chemische reacties. Bij zware omstandigheden (zuren, chloriden, oxidatiemiddelen) veroorzaakt de stilstaande vloeistof een versnelde corrosie van de metalen kern onder de PFA, ook al erodeert de PFA zelf niet. Corrosieproducten (metaalzouten) nemen meer ruimte in beslag dan het originele metaal en zwellen op en verbrijzelen de PFA van binnenuit. Dit spleetcorrosieproces leidt binnen 6 tot 24 maanden tot defecten aan de fittinginterface, zonder schade aan de rest van de verwarmer. Preventie vereist het sluiten van de spleet of het gebruik van een flensmontage die de stilstaande zone verwijdert.

Mechanisme van spleetcorrosie
De knelfitting genereert een kleine ruimte (10–100 µm) tussen de ferrule en de PFA-mantel. De procesvloeistof dringt door capillaire werking in deze ruimte binnen. Er is geen bulkstroom waardoor de vloeistof stagneert. Verdamping op het grensvlak vloeistof/lucht (als de fitting zich boven de vloeistoflijn bevindt) of chemische interacties (zuur die metaalionen aantast) concentreren vijandige soorten. Chloride-ionen kunnen zich tot 10-100× boven het bulkniveau concentreren. De geconcentreerde soorten dringen de dunne PFA-wand binnen (het samengedrukte gebied kan minder dik zijn) en vallen de metalen kern aan. Het oplossen van metalen geeft aanleiding tot Fe3+, Cr3+, Ni2+, die reageren met Cl- en SO4 2- om metaalzouten te genereren. Deze zouten zijn 2-4 keer het volume van het natieve metaal. De zoutkristallen groeien, duwen de PFA naar buiten en veroorzaken blaarvorming en barsten. Wanneer er een scheur ontstaat, staat de procesvloeistof in direct contact met de kern en treedt er snel een storing op.

De PFA is bestand tegen chemicaliën, maar de metalen kern niet. Spleetcorrosie is onzichtbaar – de fitting ziet er van buiten misschien goed uit, maar de kern wordt eronder weggevreten.

Tijd tot falen versus ernst van de service
Gebruiksomgeving Temperatuur (graden) Spleetcorrosie Storingstijd (maanden) Externe zichtbare tekenenFoutmechanisme
Fresh Water, pH 7 50 >60 (zeldzaam) Geen Verwaarloosbaar
Verdunde HCl (5%) 60 24–36 Licht oedeem aan de fitting Blaarvorming
Verdunde HCl (10%) 80 12-18 Opzwellende bruine vlek Passend scheuren
Geconcentreerde HCl (30%) 80 6–12 Blaasvorming, huilen Lekkage
20% H2SO4 met chloriden 90 4-8 Zwelling, zoutafzetting Breuk
Zeewater (3,5% NaCl) 60 12-24 Witte afzetting (chloriden) Kernputjes
Bleekmiddel (NaOCl, 5% actief) 50 6-12 Gele vlek, zwelling Blaarvorming HF (10%) 60 8-16 Witte aanslag (metaalfluoriden) Barsten
Detectie en inspectie
Spleetcorrosie is moeilijk vroegtijdig te identificeren, omdat de schade door de fitting verborgen blijft. Symptomen zijn onder meer:

Uitstulping van de PFA direct grenzend aan de fitting (uitstulping 5-20 mm lang).

Verkleuring (bruin, groen of wit) rondom de fitting.

Lekkende afdichting. Vloeistof tussen fitting en PFA.

Lage isolatieweerstand (<100 MΩ) (moisture ingress to core)

Jaarlijkse inspectie: Schakel eerst de-verwarmer uit, maak vervolgens de knelfitting iets los en schuif hem 10-20 mm terug om het PFA-oppervlak eronder te inspecteren. Zoek naar putjes, zwelling of verkleuring. Vervang de verwarming en herontwerp de montage, indien aanwezig.

Preventie Methode Effectiviteit Kosten Implementatie
Vervang knelfitting door flensmontage 95% (elimineert spleet)Hoog (nieuw ontwerp van flens)
Dicht de opening af met siliconen of epoxy. 70–80%Laag Breng kit aan na het vastdraaien van de fitting

Waternevel op de aansluitinterface
Dicht de spleet af met behulp van een fitting met een secundaire O--ring