Koks yra minimalus rekomenduojamas 316 nerūdijančio plieno apvalkalo sienelės storis elektriniam panardinamajam šildytuvui, veikiančiam 5 % natrio hipochlorito tirpale, esant 40 laipsnių Celsijaus, baliklio gamybai?

Cheminių procesų inžinieriai, statantys elektrinius panardinamuosius šildytuvus, skirtus natrio hipochlorito gamybai, baliklio gamybai ir vandens valymo dezinfekavimo sistemoms, patiria didelių kliūčių, kai kaip apvalkalo medžiagą naudoja 316 nerūdijantį plieną. Natrio hipochloritas yra galingas oksidatorius ir yra aukšto -pH tirpalas, kuris agresyviai naikina daugelį metalų. 316. Nerūdijantis plienas yra atsparesnis nei 304 dėl jame esančio molibdeno, tačiau jis vis tiek yra jautrus taškinėms, plyšinės korozijos ir įtempių korozijos įtrūkimams esant ekstremalioms hipochlorito koncentracijoms. Apvalkalo sienelės storis kontroliuoja korozijos ribą ir, dar svarbiau, laiką, reikalingą vietiniam duobės įsiskverbimui į sieną. Šiame straipsnyje pateikiamas minimalus rekomenduojamas 316 apvalkalų sienelių storis, naudojant praskiestą natrio hipochloritą, remiantis paskelbtais korozijos duomenimis ir baliklių gamybos verslo patirtimi.

316 nerūdijančio plieno korozijos mechanizmai natrio hipochlorito tirpale
Natrio hipochloritas (NaOCl) yra stiprus oksidatorius, kuris optimaliomis sąlygomis išsaugo pasyvią plėvelę ant 316 nerūdijančio plieno. Tačiau kelios sąlygos palankios vietiniam išpuoliui. Hipochlorito jonas yra chlorido -turintis oksidatorius, todėl tuo pačiu metu suteikia agresyvų chlorido anijoną ir oksidacinį potencialą, reikalingą pasyviajai plėvelei suardyti. 316 duobės gali būti daromos 0,5–2,0 mm per metus, kai pasiekiama chloro koncentracija > 1 % ir > 35 laipsniai. Duobės yra labai lokalizuotos, o duobės per mėnesius pasiekia 1 mm gylį ir mažai paveikia duobes supančias sritis. Vienos gilios duobės panardinamojo šildytuvo apvalkale pakanka, kad sienelė prasiskverbtų, prasiskverbtų skystis, dingtų elektra ir hipochlorito tirpalas būtų užterštas metalo jonais, kurie katalizuoja skilimą. Bendras korozijos lygis paprastai yra mažas<0.05 mm/year, such that wall thickness is destroyed mostly by pitting not by uniform thinning. This means that raising the wall thickness will only help to a limited extent, because a pit developing in a localised weak area will penetrate a 2.0 mm wall only slightly slower than a 1.0 mm wall. The real metric is not the average thickness, but the lack of surface defects and residual stresses, which are the locations of pit initiation.

Sienelės storio įtaka duobių įsiskverbimo laikui
Po duobės atsiradimo duobių įsiskverbimo greitis yra maždaug pastovus esant tam tikram hipochlorito kiekiui ir temperatūrai. Panardinimo eksperimentų į 5% NaOCl tirpalą 40 laipsnių kampu rezultatai atskleidžia duobės atsiradimą po 200–500 valandų poliruotiems 316 mėginiams. Įtvirtintos duobės auga 0,03–0,08 mm per dieną –1 (apie 0,9–2,4 mm per mėnesį –1). Tokiu greičiu 1,0 mm storio sienelė būtų pradurta per 13–33 dienas nuo duobės atsiradimo. 2,0 mm siena išliks 22–67 dienas nuo pradžios. Tarnavimo laikas yra pradžios laiko ir sklidimo laiko suma. Visas eksploatavimo laikas yra apie 200–500 valandų{22}} dienų 1,0 mm apvalkalo atveju arba apie 20–50 dienų. Bendras 2,0 mm apvalkalo eksploatavimo laikas yra 200–500 valandų + 22–67 dienos arba ~30–80 dienų. Storesnė siena prailgina tik 10–30 dienų, o tai yra nedidelis patobulinimas dėl papildomų medžiagų sąnaudų ir šiluminės baudos. Dėl šio trumpo tarnavimo laiko 316 retai nurodomas nuolatiniam panardinimui į natrio hipochloritą, kurio koncentracija didesnė nei 1% ir 30 laipsnių. Jei reikalingas ilgesnis tarnavimo laikas, reikia naudoti kai kurias kitas medžiagas, pvz., titaną arba specifinius lydinius.

Mažiausio sienos storio rekomendacijos hipochlorito priežiūrai
Toliau pateiktoje lentelėje parodytas minimalus rekomenduojamas natrio hipochlorito elektrinių panardinamųjų šildytuvų apvalkalo sienelių storis. Vertės pagrįstos nepertraukiamu veikimu, gera sistemos konstrukcija, siekiant sumažinti įtrūkimų ir sąstingio tikimybę, ir santykinai riboto tarnavimo laiko, matuojamo savaitėmis ar mėnesiais, o ne metais, pripažinimu.

Galimo chloro koncentracijos tirpalo temperatūra Numatomas duobių susidarymo greitis (po inicijavimo) Mažiausias rekomenduojamas sienelės storis 316 Minimalus storis – bendras numatomas tarnavimo laikas Alternatyvi rekomendacija
1 – 2 % 20 – 30 laipsnių 0,5 – 1,0 mm/mėn 1,6 mm 2 – 4 mėn. Pageidautina titano riba
1 – 2 % 30 – 40 o C 0,8 – 1,5 mm/mėn 2,0 mm 1,5 – 3 mėn.Titanas yra geras pasirinkimas
2 – 5 % 20 – 30 laipsnių 0,8 – 1,5 mm/mėn 2,0 mm 1,5 – 2,5 mėn. Titanas reikalingas patikimam aptarnavimui
2 – 5 % 30 – 40 laipsniai 1,2 – 2,0 mm/mėn 2,5 mm 1 – 2 mėnesiai Reikia titano 5 – 10 % 20 – 30 laipsnių 1,5 – 2,5 mm per mėnesį Nerekomenduojama < 1 mėn. Naudokite titaną arba lydinį C-276
Bet kokia koncentracija Virš 40 laipsnių 2,0–4,0 mm/mthSavaitės Nerekomenduojama Titaninis arba nemetalinis šildymas
Periodinis arba paketinis aptarnavimas Bet kokia temperatūra Žemesnė dėl džiovinimo 1,2–1,6 mm Kintamasis Priimtinas nekritinėms reikmėms
316 nerūdijantis plienas yra prastas pasirinkimas bet kokiam natrio hipochlorito naudojimui, kai koncentracija viršija 2 % arba 30 C, nepaisant sienelės storio. Dėl trumpo tarnavimo laiko ir dėl greito duobių gedimo jis netinkamas svarbioms procedūroms. Titanas (2 arba 7 klasė) pasižymi puikiu atsparumu natrio hipochloritui ir korozijai<0.01 mm/year at high concentrations and temperatures. The higher initial cost of titanium – generally 3-5 times that of 316 – is rapidly repaid through prolonged service life and less maintenance.

Dizaino modifikacijos, skirtos patobulinti 316 apvalkalo eksploatavimo laiką hipochlorito tarnyboje
Jei atskiesto hipochlorito aptarnavimui reikalingas 316 dėl kainos ar medžiagų prieinamumo, keturi konstrukcijos koregavimai gali pailginti eksploatavimo trukmę ilgiau nei nurodyta lentelėje. 1. Išlaikyti hipochlorito pH didesnį nei 11. Natrio hipochlorito tirpalai, kurių pH yra mažesnis nei 11, skaidosi greičiau ir yra priešiškesni nerūdijančiam plienui. Automatinis pH valdymas su šarminiu priedu sumažinamas 50{10}}70 proc. Antrasis reguliavimas – kad apvalkalo paviršius būtų kuo lygesnis. Elektropoliruotas 316 < 0,2 mikronų paviršiaus apdaila Ra yra žemesnė, palyginti su skalbta medžiaga, todėl inicijavimo laikas pailgėja santykiu 2–4. Paskutinis pakeitimas – veikti naudojant mažiausią galimą vatų tankį. Sumažinus vatų tankį nuo 10 W/cm2 iki 5 W/cm2, 30-50 oC temperatūros jautrumo režimu apvalkalo paviršiaus temperatūra sumažėja 10-15 oC, o duobėjimo greitis ~30-40%. Ketvirtasis pakeitimas yra periodiškas apvalkalo paviršiaus valymas, siekiant pašalinti nuosėdas, kurios sukuria plyšių vietas. Kassavaitinis plovimas vandeniu arba praskiesta rūgštimi gali žymiai pailginti tarnavimo laiką. Daugeliui pramoninių baliklių gamybos programų šių pakeitimų nepakanka, kad 316 būtų patikima medžiaga. Kad bet koks šildytuvas būtų panardintas į natrio hipochloritą ilgiau nei su pertraukomis, inžinieriai turi nurodyti titano apvalkalus. Vieno 316 šildytuvo gedimo kaina, įskaitant prarastą galią, tirpalo užteršimą ir remonto darbą, paprastai yra didesnė nei pridėtinė titano kaina. Nurodydami hipochlorito paslaugą, visada nurodykite faktinę koncentraciją, temperatūrą ir numatomas kasdienes darbo valandas. Tiekėjas, siūlantis 316 nuolatiniam hipochlorito aptarnavimui virš 2 % koncentracijos, nenurodydamas šios medžiagos apribojimų, neteikia kompetentingų inžinerinių patarimų. Tais atvejais, kai titanas yra per brangus, galima apsvarstyti kitus šildymo būdus, pavyzdžiui, išorinio rezervuaro šildymą per titano šilumokaitį arba garų įpurškimą, kai metalas nekontaktuoja su priešišku hipochlorito tirpalu.