Koks yra maksimalus 1,2 mm ir 1,8 mm apvalkalo storio 316 nerūdijančio plieno šildytuvų eksploatavimo laikas 10 % citrinos rūgšties tirpale 80 laipsnių kampu su periodiniais valymo ciklais

Pagrindinis{0}}organinių rūgščių valymo paslaugų pasiūlymas

Įprastas tirpalas valant -in-vietines (CIP) sistemas maisto, gėrimų ir farmacijos gamyklose yra 10 % citrinos rūgšties 80 laipsnių temperatūroje. Skirtingai nuo mineralinių rūgščių, citrinų rūgštis yra silpna organinė rūgštis, kuri sudaro geležies jonus chelatus ir, esant tinkamoms sąlygoms, netgi gali pagreitinti nerūdijančio plieno paviršių pasyvavimą. Tačiau esant aukštai temperatūrai ir pakartotinio poveikio ciklams, citrinų rūgštis gali sukelti lėtą vienodą koroziją ir, ypač vandenilio, pūslių susidarymą, jei tirpalas pradeda mažėti. Maksimalus 316 nerūdijančio plieno šildytuvo eksploatavimo laikas šioje aplinkoje yra ne fiksuotas skaičius, o apvalkalo storio, valymo ciklo dažnio ir ištirpusio deguonies buvimo funkcija. 1,2 mm ir 1,8 mm palyginimas yra geras pavyzdys, kaip sienos storis lemia kalendorinį gyvenimą ir ar papildomas 0,6 mm metalo vertas didesnės medžiagos kainos ir šiluminės varžos.

Vienodas korozijos elgesys gazuotoje citrinų rūgštyje

Dėl ištirpusio deguonies oksidacinio poveikio pasyvioji plėvelė ant (316) nerūdijančio plieno aeruotoje 10% citrinos rūgštyje 80 laipsnių temperatūroje tampa stabili. Tolygios korozijos greitis tokiomis sąlygomis yra gana mažas. Paskelbti elektrocheminiai rezultatai rodo nuo 0,005 iki 0,015 mm/metus 316 nerūdijančio plieno aeruotoje citrinų rūgštyje koncentracijos diapazone nuo 5 iki 20 %, esant temperatūrai iki 90 laipsnių. Citrinų rūgšties kompleksonas nepagreitina korozijos, bet pašalina laisvą geležį nuo paviršiaus, pagerindamas pasyvumą. Teoriškai tik 80–240 metų vienodai veikiant, 1,2 mm šildytuvo sienelė, nuolat naudojama gazuotoje citrinų rūgštyje, . 1.8 mm sienelės storis suteikia nuo 120 iki 360 metų. Vienoda korozija nekontroliuoja naudojimo trukmės šioje srityje ir neskiria dviejų storių.

Deaeruotos sąlygos ir vandenilio trapumo rizika

Būklė iš esmės pasikeičia, kai iš citrinos rūgšties tirpalo pašalinamas oras. CIP sistemose deguonis sunaudojamas lėtai reaguojant su organinėmis liekanomis arba sistema sąmoningai išvaloma azotu-, kad būtų išvengta karščiui jautrių prekių oksidacijos. Korozijos potencialas deaeruotoje 10% citrinų rūgštyje esant 80 laipsnių yra aktyvus, o 316 nerūdijantis plienas gali būti tolygiai rūdijantis 0,05–0,15 mm per metus greičiu. Dar svarbiau, kad dėl aktyvios korozijos susidaro vandenilio atomai, kurie gali migruoti į metalą ir sukelti pūslių susidarymą arba vandenilio sukeltą lūžį. Šildytuvo, veikiančio 2 000 valandų per metus be oro oro (būdinga CIP sistemai, kuri veikia vieną 8 valandų ciklą per dieną, 250 dienų per metus), metinis vienodas nuostolis yra 0,01–0,03 mm (proporcingas faktiniam ekspozicijos laikui). Tai yra 0,1–0,3 mm per 10 metų. Likęs sienelės storis nuo 0,9 iki 1,1 mm, palyginti su pradiniu 1,2 mm, vis dar yra struktūriškai tvirtas. Didesnė problema yra vandenilio pūslės. Kritinė vandenilio koncentracija pūslių susidarymui 316 nerūdijančiame pliene pasiekiama po maždaug 2–5 metų nuolatinės aktyvios korozijos. Storesnė sienelė nesustabdo vandenilio absorbcijos, o tik suteikia daugiau metalo, kol pūslelė pasiekia vidinį paviršių. Pūslelė, auganti į vidų iš išorės 0,1 mm per metus, per 1,2 mm sieną praeitų 12 metų, o 1,8 mm sieną – 18 metų. Daugumai CIP programų su 5–7 metų įrangos keitimo ciklais pakanka šių dviejų sluoksnių.

Valymas terminis dviratis ir šokas

Periodiškai atliekamos valymo operacijos gali sukelti šiluminius smūgius, dėl kurių apvalkalo paviršius gali įtrūkti nuo nuovargio. Įprastas CIP ciklas apima citrinų rūgšties tirpalo pašildymą iki 80 laipsnių, cirkuliaciją 30–60 minučių, ištuštinimą ir skalavimą aplinkos temperatūros vandeniu. Jis gali būti veikiamas 500–1000 tokių ciklų per metus. Kiekvienas ciklas sukelia maždaug 60 laipsnių temperatūros svyravimą apvalkale (nuo 20 laipsnių iki 80 laipsnių ir atgal). Šiluminis įtempis, susidarantis apvalkale, yra proporcingas temperatūros skirtumui ir tamprumo moduliui. Tačiau sienos storis taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Šiluminis įtempis, kurį sukelia 60 laipsnių poslinkis, yra ~120 MPa (naudojant σ=E⋅ ⋅ΔTσ=E⋅ ⋅ΔT, E=193 GPa, =16×10⁻⁶/ laipsnis) 1.2 mm sienai. 1,8 mm sienelės įtempimas bus toks pat. Formulė neturi storio. Tačiau dėl mažesnio lenkimo standumo dėl plonesnės sienelės lengviau išsiplėtęs šiluminis plėtimasis, todėl vamzdžių posūkiuose ir suvirinimo siūlėse yra mažiau vietinių įtempių. Remiantis CIP sistemų lauko duomenimis, 1,2 mm sieniniai šildytuvai dažnai atlaiko 10 000–15 000 šiluminių ciklų, kol suvirinimo jungtyse atsiranda nuovargio įtrūkimai, o 1,8 mm sieniniai šildytuvai atlaiko 8 000–12 000 ciklų. Plonesnė sienelė iš tikrųjų yra lankstesnė, todėl jos terminis nuovargis trunka ilgiau.

Tarnavimo trukmės palyginimas skirtingais veikimo režimais

Eksploatavimo sąlygos Apvalkalas 1,2 mm Apvalkalas 1,8 mm Kritinis faktorius, Apvalkalas
Aeruojamas, nuolat veikia 80+ m. 120+ m. Nerūdija (praktinis kitų komponentų apribojimas)
2000 valandų per metus, vėdinimas 10–15 metų 12–18 metų vandenilio pūslės
Terminis ciklas 1000 ciklų per metus 10-15 metų 8-12 metų Suvirinimo siūlių nuovargis
Mišrus deaeruotas + važiavimas dviračiu 8-12 metų 8-10 metų pūslių susidarymo ir nuovargio deriniai
Chloride contamination (>50 ppm) 2-4 metai 3-5 metai duobių (storesnė siena yra privalumas)
Gyvybiškai svarbi užteršimo chloridu svarba

Svarbiausia charakteristika, išskirianti 1,2–1,8 mm sienelių tarnavimo laiką, yra užterštumas chloridu. Techninės kokybės citrinų rūgštyje gali būti 10{20}}100 ppm chloridų kaip priemaišų. Žemas citrinų rūgšties pH (pH ~ 2,0 esant 10 % koncentracijai) gali susimaišyti su 50 ppm chloridų, kad susidarytų 316 nerūdijančio plieno duobės esant 80 laipsnių. Chloru užterštoje citrinų rūgštyje duobėjimo greitis yra 0,1-0,3 mm per metus. 1,2 mm siena per 6 metus būtų perforuota 0,2 mm per metus duobe. Identiška tranšėja užtruktų 9 metus, kad būtų perforuota 1,8 mm storio siena. Tais atvejais, kai citrinų rūgštis yra maistinė arba farmacinė, o chloridų yra mažiau nei 10 ppm, įdubimas nėra problema, o plonesnė sienelė užtikrina tinkamą tarnavimo laiką ir didesnį atsparumą terminiam nuovargiui. Storesnė sienelė žymiai padidina tarnavimo laiką, kai naudojama techninė citrinų rūgštis arba kai skalavimo vandenyje yra chloridų.

Maksimalaus tarnavimo laiko santrauka

Gerai kontroliuojamomis aplinkybėmis, kai chloridų kiekis yra mažas, o eksploatacija ribojama iki 2000 val. per metus, maksimalus 1,2 mm sienelės eksploatavimo laikas paprastai gali būti 8–12 metų 316 nerūdijančio plieno šildytuvams 10 % citrinos rūgštyje 80 laipsnių temperatūroje, dažnai valant. 1,8 mm sienelė tomis pačiomis sąlygomis pailgina iki 10–14 metų, tačiau prieaugis yra minimalus, nes terminis nuovargis ir vandenilio pūslės tampa ribojančiomis problemomis, kurios nesikeičia tiesiškai atsižvelgiant į storį. Didesnis 1,8 mm sienos pranašumas pastebimas, kai užterštumas chloridu yra didesnis nei 50 ppm: 3–5 gyvenimo metai, o 1,2 mm sienelės – 2–4 metai. Švarioje citrinų rūgštyje be chloridų abu storiai yra didesni už realų šildytuvo elektrinių komponentų (gnybtų, sandariklių, izoliacijos) tarnavimo laiką, kurie paprastai sugenda po 10–15 metų, nepaisant apvalkalo storio.

Išvada: gyvenimo trukmė ir vandens kokybė

Maksimalus 1,2 mm ir 1,8 mm apvalkalo storio 316 nerūdijančio plieno šildytuvų eksploatavimo laikas 10 % citrinos rūgštyje 80 laipsnių temperatūroje daugiausia susijęs su chlorido užterštumo lygiu ir deaeracijos laipsniu, o ne su vienoda korozija. Kulinarijos ir farmacijos reikmėms, kurioms reikia didelio-grynumo citrinų rūgšties ir dejonizuoto skalavimo vandens, 1,2 mm sienelės tarnavimo laikas yra 10–15 metų, o tai viršija įprastus įrangos keitimo ciklus. 1,8 mm sienelė tokiomis švariomis sąlygomis tikrai nepadeda. 1,8 mm sienelė suteikia papildomų 1-3 metų naudojimo pramonėje, naudojant techninę citrinų rūgštį arba kai skalavimui naudojamas vanduo, kuriame yra chlorido, dėl leistinų papildomų duobių. Inžinieriai turėtų nurodyti citrinų rūgšties ir skalavimo vandens chlorido analizę. Dėl chloridų<20 ppm specify 1.2 mm for greater thermal fatigue life and reduced cost. Above 50 ppm chlorides, 1.8 mm or upgrade to 316Ti or 317L for long service. This approach dictates the thickness of the walls based on the real water chemistry, not by an arbitrary preference for thicker walls.