كيف تعمل صمامات الأنابيب البلاستيكية PVDF في التطبيقات التي تنطوي على بخار عالي الضغط أو ظروف قاسية أخرى؟

مقاومة درجات الحرارة
يُعرف بلاستيك PVDF (فلوريد البولي فينيلدين) بمقاومته العالية نسبيًا لدرجات الحرارة مقارنة بالعديد من المواد البلاستيكية الأخرى، مع القدرة على تحمل درجات حرارة التشغيل المستمرة حتى 150 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت) في الظروف العادية. وهذا يجعلها مناسبة للعديد من التطبيقات الكيميائية، بما في ذلك التعامل مع السوائل والغازات الساخنة. ومع ذلك، عند تعرضه لبخار عالي الضغط أو درجات حرارة متقلبة أعلى من حدوده الحرارية، يمكن أن يبدأ PVDF في التحلل أو فقدان خصائصه الميكانيكية. غالبًا ما يصل البخار في أنظمة الضغط العالي إلى درجات حرارة تتجاوز حدود PVDF، خاصة إذا كان النظام يعمل عند ضغوط أكبر من 100 رطل لكل بوصة مربعة، حيث ترتفع درجة الحرارة بشكل ملحوظ. في هذه الظروف، يمكن أن تتعرض السلامة الهيكلية لـ PVDF للخطر. بالنسبة للأنظمة التي تتطلب التعرض المستمر للبخار عند درجات حرارة تتجاوز حدود PVDF، يمكن استخدام مواد أخرى مثل PFA (بيرفلوروألكوكسي) أو PTFE (بولي تترافلوروإيثيلين) يُفضل عمومًا بسبب ثباتها الحراري الفائق ومقاومتها للحرارة الشديدة.

حدود الضغط
بينما صمامات الأنابيب البلاستيكية PVDF تم تصميمها للتعامل مع الضغوط المتوسطة إلى العالية، ولها حدودها عندما يتعلق الأمر بها أنظمة البخار ذات الضغط العالي . PVDF قادر على تحمل ضغوط تصل إلى 1500 رطل لكل بوصة مربعة في العديد من التكوينات، مما يجعله فعالاً لمختلف التطبيقات الصناعية. ومع ذلك، في أنظمة البخار ذات الضغط العالي، تجتمع الطبيعة الديناميكية لتدفق البخار مع كليهما تقلبات درجات الحرارة و تغيرات الضغط - يمكن أن يخلق التحديات. يكون البخار تحت الضغط العالي نشيطًا للغاية ويمكن أن يسبب أعطالًا ناتجة عن الإجهاد في مكونات الصمام بمرور الوقت، خاصة إذا كان النظام يعمل في ظروف التدوير أو عند ضغوط أعلى بكثير من الحد المقدر لـ PVDF. قد يؤدي التعرض الطويل لمثل هذه الضغوط، خاصة في الأنظمة التي تنطوي على ظروف متقلبة، إلى حدوث تشققات أو تشوه في جسم الصمام. وللتخفيف من هذه المخاطر، صمامات PVDF المقواة بالمعدن يمكن استخدامها لتحسين القدرة على التعامل مع الضغط، ولكن بالنسبة للأنظمة التي تنطوي على ضغوط شديدة باستمرار، الصمامات المعدنية أو الصمامات المبطنة بـ PTFE عادة ما تكون أكثر ملاءمة.

الخواص الميكانيكية تحت الضغط
الخصائص الميكانيكية لـ PVDF تجعلها مناسبة للعديد من تطبيقات المعالجة الكيميائية ومعالجة السوائل العامة، ولكن أداءها تحت ضغط أنظمة البخار ذات الضغط العالي يحتاج إلى النظر بعناية. يمكن لأنظمة البخار تقديم قوى تؤدي إلى التمدد الحراري والانكماش ، والتي قد تسبب مع مرور الوقت التعب في صمامات PVDF. ال هشاشة يمكن أن يؤدي تعرض المادة عند درجات حرارة عالية، خاصة عند تعرضها للضغط الميكانيكي أو دورة الضغط، إلى حدوث تشققات أو أعطال في هيكل الصمام. إن قدرة PVDF على تحمل الضغط الميكانيكي طويل المدى محدودة مقارنة بالصمامات المعدنية، والتي تميل إلى الأداء بشكل أفضل في البيئات عالية الضغط. نظرًا لأن جسم الصمام والمكونات الداخلية تتوسع وتنكمش بشكل متكرر بسبب تقلبات درجات الحرارة، فقد لا يوفر PVDF نفس الموثوقية على المدى الطويل، خاصة في تطبيقات البخار عالي الضغط. مواد مثل سبائك معدنية أو PFA توفير مقاومة ميكانيكية أفضل في مثل هذه الظروف القاسية.

مقاومة التآكل في تطبيقات البخار
واحدة من السمات البارزة لبلاستيك PVDF هي استثنائية المقاومة الكيميائية . يتميز PVDF بمقاومته العالية للعديد من المواد الكيميائية المسببة للتآكل، بما في ذلك الأحماض والقلويات والمذيبات. ومع ذلك، عند التعرض لها بخار عالي الضغط وخاصة في الأنظمة التي تحتوي على ملوثات عدوانية مثل كلوريدات أو الأكسجين قد يبدأ أداء PVDF في الانخفاض. مع مرور الوقت، الجمع بين الأكسدة و درجات الحرارة القصوى يمكن أن يسبب تدهور المواد. على الرغم من أن PVDF يقاوم التآكل الناتج عن العديد من المواد الكيميائية، إلا أن البخار لا يزال يسبب ذلك التحلل التأكسدي تحت ظروف معينة، خاصة إذا كان البخار يحتوي على غازات مذابة أو ملوثات. في التطبيقات الهامة، مثل المستحضرات الصيدلانية أو تجهيز الأغذية ، حيث يلزم تقليل مخاطر التلوث إلى الحد الأدنى، قد لا يوفر PVDF نفس المقاومة طويلة المدى للبخار عالي الضغط مثل الصمامات المعدنية أو الصمامات المبطنة بـ PFA ، والتي تكون أكثر مقاومة للتحلل التأكسدي.

التوافق مع جودة البخار
نوعية البخار، بما في ذلك محتواه من الرطوبة، اختلافات الضغط يعد احتمال التلوث عاملاً حاسماً عند النظر في استخدام صمامات PVDF. يمكن أن تسبب أنظمة البخار ذات الضغط العالي، خاصة تلك التي تتعرض لضغوط متقلبة، تراكم الحجم أو التلوث الجزيئي داخل الصمام، خاصة إذا لم تتم معالجة البخار بشكل صحيح. مع مرور الوقت، يمكن لهذه الملوثات أن تسد الصمام أو تسبب تآكلًا مبكرًا. في حين أن PVDF مقاوم للعديد من المواد الكيميائية والمذيبات، فإنه ليس لديه نفس المقاومة للتلوث بالجسيمات أو تشكيل النطاق ذلك الصمامات المعدنية أو صمامات خاصة تعتمد على الفلوروبوليمر قد يكون. يمكن أن تؤدي هذه المشكلات إلى خلل في الصمام، أو انخفاض كفاءة التدفق، أو تسرب النظام. قد تتطلب صمامات PVDF صيانة أو تنظيفًا أكثر تكرارًا لمنع هذه المشكلات الصمامات المعدنية عادةً ما يتعاملون مع الملوثات بشكل أفضل في بيئات البخار عالية الضغط.