Esant kokiam konkrečiam chlorido koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros deriniui, 1,6 milimetro 316 nerūdijančio plieno apvalkalas pereina iš pasyviosios į aktyviąją taškinę koroziją atmosferinio rezervuaro šildymo sistemoje?

Proceso inžinieriaus, atsakingo už elektrinius panardinamuosius šildytuvus atmosferinėse talpyklose, kuriose yra tirpalų, kurių sudėtyje yra chlorido, pvz., pagaminto vandens, nudruskinimo nuotekų ir pramoninio plovimo vandens, skirtumas tarp pasyviosios ir aktyviosios taškinės korozijos yra skirtumas tarp 316 nerūdijančio plieno apvalkalo, kuris trunka dešimt metų arba dešimt savaičių. Tačiau aplinkybės oro rezervuaruose yra statinės arba lėtai juda, o chlorido koncentracija skiriasi dėl garavimo ir stratifikacijos, o šviežias tirpalas nuolat liečiasi su apvalkalu nuolatinio srauto sistemose. Įprastas sienelės storis yra 1,6 mm. Tai kompromisas tarp mechaninio stiprumo ir praktiško šilumos perdavimo. Kritinė duobės temperatūra ir kritinė chlorido koncentracija 316 nėra statiniai skaičiai, bet sąveikauja su apvalkalo paviršiaus temperatūros pakilimu, kurį sukelia taikomas vatų tankis. Šiame darbe pateikiama chlorido koncentracija ir apvalkalo paviršiaus temperatūra, kuriai esant 1,6 mm sienelė pasikeičia iš pasyvios (korozijos greitis).<0.05 mm/year) to active pitting (penetration within months).

Kritinė duobės temperatūra ir sąveika su chloridu
Kritinė 316 nerūdijančio plieno duobių atsiradimo temperatūra tam tikroje chlorido koncentracijoje yra temperatūra, kurioje stabilios duobės gali susidaryti branduoliams ir augti. Žemesnėje temperatūroje pasyvioji plėvelė lieka nepažeista, o korozijos greitis yra nereikšmingas. Tai atvirkštinis ryšys. Kuo didesnė chlorido koncentracija, tuo žemesnė kritinė duobėjimo temperatūra. Kritinė duobių susidarymo temperatūra yra apie 80oC 100 ppm chlorido. 1000 ppm chlorido jis nukrenta iki 55 laipsnių. Esant 5 000 ppm chlorido, jis nukrenta iki 35 C. Esant 10 000 ppm chlorido (1 % NaCl), kritinė duobių susidarymo temperatūra yra apie 25 laipsniai. Šilumos srautas iš panardinamųjų šildytuvų lemia, kad apvalkalo paviršiaus temperatūra yra 15–40 laipsnių aukštesnė už talpyklos temperatūrą. 40 laipsnių bako su 8 W/cm² šildytuvu apvalkalo paviršiaus temperatūra gali būti 60–70 laipsnių. Jei chlorido koncentracija rezervuare yra 1000 ppm, viršijama kritinė duobėjimo temperatūra 55 laipsniai ir duobių susidarymas prasidės per kelias savaites. Laikas iki perforacijos, kai prasideda duobių susidarymas, priklauso nuo 1,6 mm sienelės storio, o tai, esant įprastam 0,5–2,0 mm sklidimo greičiui per mėnesį, reiškia gedimą per 1–3 mėnesius.

1,6 milimetro apvalkalo kritinės perėjimo slenksčiai
Panardinamieji bandymai su 316 mėginių, kurių paviršiaus poliravimo charakteristika būdinga sulenktiems šildytuvo apvalkalams, 1,6 mm sienai, kai vatų tankis 6–10 W/cm2, buvo gautos tokios perėjimo slenksčiai. Numatoma, kad birių talpyklų temperatūra bus 10–20 laipsnių žemesnė už apvalkalo paviršiaus temperatūrą.

Chlorido koncentracija (ppm) Kritinė duobėjimo temperatūra 316 (laipsniai ) Minimali apvalkalo paviršiaus temperatūra pasyviam -į-aktyviam perėjimui Saugi birių talpyklų temperatūra 1,6 mm Apvalkalo 8 W/cm2 Virš numatomo eksploatavimo trukmės Perėjimas
< 100 ppm < 80°C 80°C < 65°C 5-10 years 100 - 500 ppm 65 - 80°C 65 - 80°C < 50 - 65°C 2-5 years 500 - 1,000 ppm 55 - 65°C 55 - 65°C < 40 - 50°C 1-2 years 1,000 - 2,000 ppm 45 - 55°C 45 - 55°C < 30 - 40°C 6-12 months 2,000 - 5,000 ppm 35 - 45°C 35 - 45°C < 20 - 30°C 3-6 months 5,000 - 10,000 ppm 25 - 35°C 25 - 35°C < 10 - 20°C 1-3 months
>10 000 ppm< 25 °CBelow 25 degrees CNot safe regardless of temperature Weeks to months
Akumuliatoriaus, kurio tūrinė temperatūra yra 50 °C, ir 1,6 mm apvalkalo esant 8 W/cm2, apvalkalo paviršiaus temperatūra yra apie 65–70 °C. Chlorido koncentracija turi būti mažesnė nei 500 ppm, kad išliktų virš kritinės duobių susidarymo temperatūros. Aktyvus duobių kūrimas prasidės per kelias savaites, kai lemiamas 55 laipsnių lygis, chlorido lygis 1000 ppm ir paviršiaus temperatūra. Jei chlorido kiekis rezervuare yra didesnis nei 2000 ppm, 316 netinka jokiai praktinei tūrinei temperatūrai, nes apvalkalo paviršiaus temperatūra, reikalinga net nedideliam šilumos srautui sukurti, viršys kritinę duobių susidarymo temperatūrą.

1,6 milimetro striukė, saugaus veikimo voko matrica
Žemiau esančioje lentelėje nurodyta maksimali saugi talpos temperatūra 1,6 mm 316 apvalkalui esant įvairiam vatų tankiui ir chlorido koncentracijai. Šios vertės užtikrina, kad apvalkalo paviršiaus temperatūra būtų bent 5 laipsniais žemesnė už kritinę tos chlorido koncentracijos duobėjimo temperatūrą.

Chlorido koncentracija (ppm) APGALVOS PAVIRŠIAUS TEMPERATŪRA APGALVOTĖS PAVIRŠIAUS TEMPERATŪRA APGALVOTĖS PAVIRŠIAUS TEMPERATŪRA (5 W/cm2) (8 W/cm2) Maksimalus saugus Maksimalus saugus Maksimalus saugusMaksimali saugi tūrinė temperatūra 12 W/cm²
Žemiau 100 ppm 75 laipsniai 65 laipsniai 60 laipsniai 50 laipsniai 100 – 250 ppm 70 laipsniai 60 laipsniai 55 laipsniai 45 laipsniai 250 – 500 ppm 65 laipsniai 55 laipsniai 50 laipsniai 40 laipsniai 500 – 750 ppm 30 laipsniai 50 laipsniai 50 laipsniai 50 laipsniai 50 laipsniai 1 000 ppm 55 laipsniai 45 laipsniai 40 laipsniai 30 laipsniai 1 000 - 1 500 ppm 50 laipsniai 40 laipsniai 35 laipsniai 25 laipsniai 1 500 - 2 000 ppm 45 laipsniai 35 laipsniai 30 laipsniai 20 laipsnių
2000 ppm Nesaugu Nesaugu Nesaugu Nesaugu
Jei apskaičiuota apvalkalo paviršiaus temperatūra yra didesnė už kritinę duobių susidarymo temperatūrą praneštam chlorido kiekiui, duobėjimo gedimas yra neišvengiamas bet kokiu atveju. 1,6 mm sienelės storis suteikia tam tikrą sklidimo laiką, tačiau reikėtų vertinti, kad šildytuvo tarnavimo laikas yra ribotas, nuspėjamas mėnesiais, o ne metais.

Dizaino pakeitimai, siekiant išvengti perėjimo į duobes
Netoli proceso sąlygų pasyvaus perėjimo prie aktyvaus ribos galima įgyvendinti tris konstrukcijos modifikacijas, kad būtų išvengta įdubimų nekeičiant apvalkalo medžiagos ar sienelės storio. Pirmasis yra sumažinti galios tankį. Kai apvalkalo paviršiaus temperatūra sumažinama 15–25 laipsniais esant 5 W/cm², o ne 10 W/cm², aktyvusis režimas gali pereiti į pasyvų režimą. Antrasis pakeitimas yra padidinti cirkuliaciją visame apvalkalo paviršiuje. Mažas maišytuvas arba cirkuliacinis siurblys gali sumažinti apvalkalo paviršiaus temperatūros kilimą 40-60 %, išlaikydamas apvalkalą žemiau kritinės ribos net esant vidutiniam vatų tankiui. Kitas pakeitimas yra pritvirtinti korozijos stebėjimo zondą, mažą 316 kuponą, elektra sujungtą su šildytuvo apvalkalu. Staigus galvaninės srovės padidėjimas reiškia aktyvaus duobėjimo pradžią ir anksti įspėja apie apvalkalo prasiskverbimą. Jei chlorido koncentracija bake kinta dėl garavimo ar partijos keitimo, inžinieriai turėtų nurodyti 316L su didesniu atsparumo įdubimams ekvivalento skaičiumi ir apsvarstyti galimybę atnaujinti iki 317 nerūdijančio plieno (3,5 % molibdeno) arba lydinio 825, kad būtų užtikrintas patikimas ilgalaikis aptarnavimas. Atsparesnio lydinio papildomos išlaidos paprastai yra mažesnės nei vienos duobės gedimo rezervuare kaina, įskaitant produkto užteršimą, rezervuaro išleidimą ir šildytuvo pakeitimą. • Nurodydami šildytuvus chlorido talpykloms, visada išmatuokite tikrąją chlorido koncentraciją esant numatomai darbo temperatūrai. Apskaičiuokite apvalkalo paviršiaus temperatūrą esant rekomenduojamam vatų tankiui. Ilgalaikiam naudojimui su 1,6 mm 316 apvalkalu rekomenduojamas apsauginis buferis, kuris yra bent 10 laipsnių žemesnis už kritinę duobių susidarymo temperatūrą.