Esant kokiam konkrečiam natrio hidroksido koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros deriniui, 1,6 milimetro 316 nerūdijančio plieno apvalkalą reikia keisti kas 12 mėnesių atliekant bako valymo purkštukų šildytuvo paslaugą?

Priežiūros inžinieriai, atsakingi už bakų valymo sistemas maisto perdirbimo, gėrimų gamybos ir chemijos įmonėse, paprastai į valymo tirpalo bakus įdeda elektrinius panardinamuosius šildytuvus, kad palaikytų ploviklių temperatūrą. Pagrindinė valymo priemonė yra natrio hidroksidas, paprastai naudojamas 2–5 % koncentracijos ir 70–85 laipsnių temperatūros. Šiuose šildytuvuose paprastai naudojamas 1,6 mm 316 nerūdijančio plieno apvalkalas, kuris užtikrina gerą atsparumo korozijai ir mechaninio patvarumo kompromisą nuo purkštukų purškimo poveikio. Tačiau padidėjusi korozija dėl tam tikrų šarminės koncentracijos ir aukštos apvalkalo paviršiaus temperatūros (vatų tankio) derinių gali sutrumpinti tarnavimo laiką iki 12 mėnesių ar mažiau. Šiame straipsnyje tiksliai apibrėžiami taškai, kuriuose kasmet turi būti keičiamas 1,6 mm 316 apvalkalas, skirtas bako valymo purkštukų šildymo paslaugai.

316 kaustinė korozija esant aukštai paviršiaus temperatūrai
Esant temperatūrai iki 80 laipsnių, 316 tipo nerūdijantis plienas yra pasyvus natrio hidroksido tirpaluose, kurių koncentracija mažesnė nei 5%, o korozijos greitis yra mažesnis nei 0,1 mm per metus. Tačiau didėjant šilumos srautui, pakyla apvalkalo paviršiaus temperatūra, o pasyvioji plėvelė tampa mažiau stabili. Korozijos greitis 3 % NaOH esant 85 laipsnių paviršiaus temperatūrai yra mažesnis nei 0,1 mm per metus. Kasmet 95 laipsnių kampu jis padidėja iki 0,2–0,4 mm. tai yra 0,5–1,0 mm per metus esant 105 laipsniams. Kainos viršija 2 mm per metus esant 115 laipsnių kampui. Kai apvalkalas yra 1,6 mm, korozijos prasiskverbimas iki 1,0 mm (mažiausias konstrukcijos storis daugeliu atvejų) užtrunka 1–2 metus, kai 1 mm per metus. Korozijos greitis yra 0,6–0,8 mm per metus, kai šarminės medžiagos koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros derinys pasiekia 12 mėnesių pakeitimo slenkstį, kuris sunaudoja 1,6 mm sieną iki 1,0 mm per 12 mėnesių.

Kritinės perėjimo slenksčiai 12 mėnesių tarnavimo laikui
Panardinus 316 mėginių į natrio hidroksido tirpalus esant temperatūrai, kuri yra svarbi rezervuaro valymo paslaugai, nustatyta, kad šie šarminės koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros deriniai užtikrina 12 mėnesių maksimalų 1,6 mm sienelės tarnavimo laiką:

Natrio hidroksido koncentracija (svorio proc.) Tūrinio tirpalo temperatūra Apvalkalo paviršiaus temperatūra esant 8 W/cm2 (padidėjimas 20 laipsnių) Numatomas korozijos greitis esant paviršiaus temperatūrai Laikas sumažėti 1,6 mm iki 1,0 mm (0,6 mm nuostolis) Eksploatavimo laikas iki pakeitimo 2 % – 5 laipsniai 70.2 laipsniai. 2,5 – 4 metai 3 – 5 metai 2 % 80 laipsnis 100 laipsnis 0,30 – 0,50 mm/metai 1,2 – 2 metai 1,5 – 2,5 metai 2% 85 laipsnis 105 laipsnis 0,50 – 0,80 mm/metai 0,75 – 0,80 mm/metai 0,75 – 1,2 laipsnis 0,7 % 3 metai 0,5 0,20 – 0,35 mm/metai 1,7 – 3 metai 2 – 3,5 metai 3% 75 laipsnis 95 laipsnis 0,35 – 0,60 mm/metai 1,0 – 1,7 metai 1,2 – 2 metai 3% 80 laipsnis 100 laipsnis 0,60 – 1,0 metų 1,0 mm .0 metai 4% 65 laipsnis 85 laipsnis 0,25 - 0,40 mm/metai 1,5 - 2,4 metai 1,8 - 3 metai 4% 70 laipsnis 90 laipsnis 0,40 - 0,70 mm / metai 0,9 - 1,5 metai 1 - 1,8 metai 4% laipsnis 75 laipsnis 9,0 - 2,0 0,9 metų 0,6 – 1 metai 5% 60 laipsnis 80 laipsnis 0,30 - 0,50 mm/metai 1,2 - 2 metai 1,5 - 2,5 metai 5% 65 laipsnis 85 laipsnis 0,50 - 0,85 mm per metus 0,7 - 1,2 metai 0,8 - 5,0 9
Bako valymo sistemoje, kurioje yra 3% NaOH, esant 80 laipsnių tūrinei temperatūrai ir 1,6 mm storiui, apvalkalo paviršiaus temperatūra yra apie 100 laipsnių, esant 8 W/cm^2. Prognozuojamas korozijos greitis – 0,6–1,0 mm/metus, sienelės storis sumažėja nuo 1,6 mm iki 1,0 mm per 0,6–1,0 metų. Pakeitimas per 12 mėnesių yra gerai. Kai tūrinė temperatūra sumažinama iki 75 laipsnių, paviršiaus temperatūra yra 95 laipsniai, todėl korozijos greitis yra 0,35-0,60 mm per metus, o tarnavimo laikas yra 1,2-2 metai.

12 mėnesių keitimo ciklas saugaus veikimo vokas
Toliau pateiktoje lentelėje parodytos didžiausios saugios tūrinės natrio hidroksido koncentracijos ir temperatūrų deriniai 1,6 mm 316 apvalkalui esant įvairiam vatų tankiui, kad būtų užtikrintas mažiausiai 12 mėnesių eksploatavimo laikas, kol sienelės storis sumažinamas iki 1,0 mm, todėl reikia pakeisti.

Vatų tankis Temp. birių 2% NaOH Temp. birių 3% NaOH Temp. birių 4% NaOH Temp. birių 5% NaOH
4 W/cm² (10 laipsnių kilimas) Saugus iki 88 laipsnių Saugus iki 82 laipsnių Saugus iki 78 laipsnių Saugus iki 72 laipsnių 6 W/cm² (15 laipsnių kilimas) Saugus iki 83 laipsnių saugus iki 77 laipsnių Saugus iki 73 laipsnių saugus iki 67 laipsnių 8 W/cm² Saugus iki 7 laipsniai 8 laipsniai Saugus iki 7 laipsnių Saugus iki 68 laipsnių Saugus iki 62 laipsnių 10 W/cm² (25 laipsnių pakilimas) Saugus iki 73 laipsnių Saugus iki 67 laipsnių saugus iki 63 laipsnių saugus iki 57 laipsnių 12 W/cm² (30 laipsnių kilimas) saugus iki 68 laipsnių saugus iki 62 laipsnių, saugus iki 58 laipsnių
Įprastoje bako valymo sistemoje su 3% NaOH esant 75 laipsnių tūrinei temperatūrai, 1,6 mm 316 apvalkalas esant 8 W/cm² užtikrina 95 laipsnių paviršiaus temperatūrą. Saugi masė 3% NaOH esant 8 W/cm2 yra 72 laipsniai nuo lentelės. Šildytuvas viršija saugią 75 laipsnių ribą ir 12 mėnesių tarnavimo laikas nėra garantuotas. Sumažinus vatų tankį iki 6 W/cm2 (padidėjimas 15°C), pasiekiama saugi 77°C masės riba, todėl 12 mėnesių pakeitimui tinka 75°C.

Dizaino pakeitimai, siekiant pailginti tarnavimo laiką ilgiau nei 12 mėnesių
Aprašyti trys konstrukcijos patobulinimai, galintys pailginti tarnavimo laiką, kai bako valymo proceso sąlygomis reikia šarminės koncentracijos ir temperatūros, dėl kurių 1,6 mm 316 apvalkalo tarnavimo laikas būtų 12 -mėn. Pirmasis yra sumažinti vatų tankį naudojant ilgesnio arba didesnio skersmens šildytuvą. Vatų tankio sumažinimas nuo 8 W/cm2 iki 4 W/cm2 sumažina apvalkalo paviršiaus temperatūros kilimą nuo 20 laipsnių iki 10 laipsnių, o tai atitinka perėjimą nuo 1 metų korozijos režimo prie 2-3 metų režimo esant daugeliui koncentracijų. Antrasis pakeitimas yra laikmatis, leidžiantis šildytuvą paleisti tik tada, kai bakas aktyviai valomas, o ne palaikyti temperatūrą 24 valandas per parą. Pertraukiamas veikimas sumažina laiką esant aukštesnei temperatūrai ir pailgina kalendorinį tarnavimo laiką tokiu koeficientu, kuris atitinka darbo ciklą. Jei korozijos greitis per valandą yra toks pat, šildytuvas, veikiantis 4 valandas per parą, o ne 24 valandas per parą, kalendoriškai veiks 6 kartus ilgiau. Kaip trečias pakeitimas, į kaustinį tirpalą pridedamas korozijos inhibitorius. Silikatai arba fosfatai, esant 100–200 ppm, gali sumažinti korozijos greitį 30–50%, o tarnavimo laiką pailginti 40–100%. Jei bako valymo sistemai reikia 4% NaOH 80 laipsnių temperatūroje ir ji veikia nuolat, abejotina, ar šie reguliavimai prailgins 316 eksploatavimo trukmę per pastaruosius 12 mėnesių. Esant tokioms aplinkybėms, inžinieriai turėtų pereiti prie nikelio lydinio, pvz., Alloy 600 arba Alloy 825, kurių korozijos greitis yra mažesnis nei 0,1 mm per metus šarminiuose tirpaluose iki 10 % koncentracijos esant 100 °C temperatūrai. Užsakydami šildytuvus rezervuaro valymo paslaugai, visada pateikite tiekėjui didžiausią numatytą pakeitimo ciklų temperatūrą, našumo intervalą ir maksimalią šarminę koncentraciją. Jei gamintojas siūlo 316 4% NaOH esant 85 laipsnių, nepaaiškindamas vatų tankio sumažėjimo ar numatomo tarnavimo laiko, jis neteikia kompetentingų inžinerinių patarimų. 12 mėnesių 1,6 mm 316 apvalkalo pakeitimo slenkstis yra nuspėjama šarminės medžiagos koncentracijos, tūrinės temperatūros ir vatų tankio funkcija. Tinkamai nustatydami apvalkalo paviršiaus temperatūrą ir naudodami lentelėje pateiktus korozijos laipsnius, inžinieriai gali numatyti keitimo intervalus ir techninės priežiūros biudžetą, kad išvengtų nenumatytų šildytuvo gedimų, galinčių sutrikdyti valymo ciklus.