Przy jakiej konkretnej kombinacji stężenia wodorotlenku sodu i temperatury powierzchni osłony osłona ze stali nierdzewnej 316 o średnicy 1,6 milimetra wymaga wymiany co 12 miesięcy w serwisie podgrzewacza dyszy do czyszczenia zbiornika?
Zostaw wiadomość
Inżynierowie zajmujący się konserwacją odpowiedzialni za systemy czyszczenia zbiorników w przetwórstwie żywności, produkcji napojów i zakładach chemicznych zwykle wyposażają w elektryczne grzałki zanurzeniowe umieszczane w zbiornikach z roztworem czyszczącym w celu utrzymania temperatury detergentów. Głównym środkiem czyszczącym jest wodorotlenek sodu, zwykle stosowany w stężeniu 2-5% i temperaturze 70-85 stopni. W grzejnikach tych zwykle zastosowano osłonę ze stali nierdzewnej 316 o grubości 1,6 mm, która zapewnia dobry kompromis w zakresie odporności na korozję i trwałości mechanicznej w przypadku uderzeń rozpylonej dyszy. Jednakże zwiększona korozja, spowodowana pewnymi kombinacjami stężenia substancji żrących i wysokiej temperatury powierzchni osłony (gęstość watów), może skrócić żywotność do 12 miesięcy lub mniej. W artykule dokładnie zdefiniowano punkty, w których należy corocznie wymieniać osłonę 316 o grubości 1,6 mm w celu usługi podgrzewania dyszy czyszczącej zbiornik.
Zachowanie korozji żrącej 316 przy wysokich temperaturach powierzchni
W temperaturach do 80 stopni stal nierdzewna typu 316 jest pasywna w roztworach wodorotlenku sodu o stężeniu poniżej 5% i ma szybkość korozji mniejszą niż 0,1 mm/rok. Jednakże wraz ze wzrostem strumienia ciepła wzrasta temperatura powierzchni osłony, a folia pasywna jest mniej stabilna. Szybkość korozji w 3% NaOH przy temperaturze powierzchni 85 stopni jest mniejsza niż 0,1 mm rocznie. Rocznie wzrasta do 0,2-0,4 mm przy 95 stopniach. wynosi 0,5–1,0 mm rocznie przy 105 stopniach. Stawki przekraczają 2 mm/rok przy 115 stopniach. Przy grubości powłoki 1,6 mm penetracja korozji do 1,0 mm (minimalna grubość konstrukcyjna dla większości zastosowań) zajmuje 1-2 lata przy 1 mm rocznie. Próg wymiany po 12 miesiącach zostaje osiągnięty, gdy połączenie stężenia substancji żrącej i temperatury powierzchni powłoki daje szybkość korozji około 0,6-0,8 mm rocznie, przy zużyciu ściany o grubości 1,6 mm do 1,0 mm w ciągu 12 miesięcy.
Krytyczne progi trwałości projektu (12 miesięcy)
Na podstawie testów zanurzeniowych 316 próbek w roztworach wodorotlenku sodu w temperaturach odpowiednich do czyszczenia zbiornika, poniższe kombinacje stężenia substancji żrącej i temperatury powierzchni osłony zapewniają maksymalny okres użytkowania wynoszący 12 miesięcy w przypadku ściany o grubości 1,6 mm.
Stężenie wodorotlenku sodu (% wag.) Temperatura roztworu zbiorczego Temperatura powierzchni osłony przy 8 W/cm² (wzrost o 20 stopni) Oczekiwana szybkość korozji w temperaturze powierzchni Czas do redukcji 1,6 mm do 1,0 mm Żywotność do wymiany 2% 70 stopni 90 stopni 0,15 – 0,25 mm/rok 2,4 – 4,0 lat 3 – 5 lat 2% 80 stopni 100 stopni 0,30 – 0,50 mm/rok 1,2 – 2,0 lat 1,5 – 2,5 lat 2% 85 stopni 105 stopni 0,50 – 0,80 mm/rok 0,75 – 1,2 lat 1 – 1,5 lat 3% 70 stopni 90 stopni 0,20 – 0,35 mm/rok 1,7 – 3,0 lat 2 – 3,5 roku 3% 75 stopni 95 stopni 0,35 – 0,60 mm/rok 1,0 – 1,7 lat 1,2 – 2 lata 3% 80 stopni 100 stopni 0,60 – 1,00 mm/rok 0,6 – 1,0 lat 0,8 – 1,2 lat 4% 65 stopni 85 stopni 0,25 – 0,40 mm/rok 1,5 – 2,4 lat 1,8 – 3 lata 4% 70 stopni 90 stopni 0,40 – 0,70 mm/rok 0,9 – 1,5 lat 1 – 1,8 lat 4% 75 stopni 95 stopni 0,70 – 1,20 mm/rok 0,5 – 0,9 lat 0,6 – 1 rok 5% 60 stopni 80 stopni 0,30 – 0,50 mm/rok 1,2 – 2,0 lat 1,5 – 2,5 lat 5% 65 stopni 85 stopni 0,50 – 0,85 mm/rok 0,7 – 1,2 lat 0,8 – 1,5 lat 5% 70 stopni 90 stopni 0,85 – 1,50 mm/rok 0,4 – 0,7 lat 0,5 – 0,8 roku
Temperatura powierzchni osłony w systemie czyszczenia zbiornika z 3% NaOH przy temperaturze nasypowej 80 stopni z osłoną 1,6 mm i 8 W/cm2 wynosi około 100 stopni. Przewidywana szybkość korozji wynosi od 0,6 do 1,0 mm rocznie, co powoduje zmniejszenie grubości ściany do 1,0 mm w ciągu 0,6 do 1,0 roku. Prawidłowa wymiana za dwanaście miesięcy. Temperatura masy do 75 stopni obniża temperaturę powierzchni do 95 stopni, zmniejsza szybkość korozji do 0,35-0,60 mm/rok i zwiększa żywotność do 1,2-2 lat.
Koperta bezpiecznego działania dla 12-miesięcznego harmonogramu wymiany
Poniższa tabela pokazuje maksymalną bezpieczną temperaturę nasypową wodorotlenku sodu dla osłony 316 o średnicy 1,6 mm przy różnych gęstościach watów, która zapewni żywotność co najmniej 12 miesięcy, zanim grubość ścianki spadnie poniżej 1,0 mm i będzie wymagać wymiany.
Wat Gęstość (wzrost temperatury) Max. Temp. zbiorcza dla 2% NaOH maks. Temp. zbiorcza dla 3% NaOH maks. Temp. zbiorcza dla 4% NaOH maks. Temp. zbiorcza dla 5% NaOH
4 W/cm2 (wzrost o 10 stopni) 88 stopni 82 stopnie 78 stopni 72 stopnie 6 W/cm2 (wzrost o 15 stopni) 83 stopnie 77 stopni 73 stopnie 67 stopni 8 W/cm2 (wzrost o 20 stopni) 78 stopni 72 stopnie 68 stopni 62 stopnie 10 W/cm2 (wzrost o 25 stopni) 73 stopnie 67 stopni 63 stopnie 57 stopni 12 W/cm2 (wzrost o 30 stopni) 68 stopni 62 stopnie 58 stopni 52 stopnie
Dla typowego systemu czyszczenia zbiornika z 3% NaOH w temperaturze objętościowej 75 stopni i 8 W/cm² (wzrost 20 stopni, powierzchnia 95 stopni) bezpieczny limit objętościowy wynosi 72 stopnie. Przy 75 stopniach grzejnik znajduje się powyżej bezpiecznego limitu i nie pozwala na 12-miesięczny okres użytkowania. Zmniejszenie gęstości watów do 6 W/cm2 (wzrost o 15 stopni, powierzchnia o 90 stopni) zapewnia bezpieczny limit objętościowy wynoszący 77 stopni, dlatego 75 stopni jest dobre w przypadku 12-miesięcznej wymiany.
Zmiany projektowe mające na celu przedłużenie życia powyżej 12 miesięcy
Trzy regulacje mogą wydłużyć żywotność osłony 1,6 mm 316 do 12 miesięcy w warunkach czyszczenia zbiornika. Jednym z nich jest użycie dłuższej grzałki w celu obniżenia gęstości watów. 8 W/cm 2 do 4 W/cm 2 , wzrost temperatury powierzchni zmniejsza się z 20 stopni do 10 stopni, przechodząc z reżimu 1-letniego na reżim 2-3-letni. Druga zmiana polega na tym, że będzie działać sporadycznie. Jeśli grzejnik będzie pracował 4 godziny na dobę zamiast 24 godzin na dobę, będzie działał 6 razy dłużej w ujęciu kalendarzowym. Trzecią zmianą jest wprowadzenie inhibitora korozji. Krzemiany lub fosforany w stężeniu 100-200 ppm mogą zmniejszyć szybkość korozji o 30-50%. Tam, gdzie do ciągłej pracy wymagane jest 4% NaOH w temperaturze 80 stopni, inżynierowie powinni rozważyć przejście na stop Alloy 600 lub Alloy 825, który może utrzymać szybkość korozji poniżej 0,1 mm rocznie w tych warunkach. Przy określaniu grzejników do usługi czyszczenia zbiornika należy zawsze podać maksymalne stężenie substancji żrącej, temperaturę objętościową, cykl pracy i żądany okres wymiany. Jeśli producent sugeruje 316 na 4% NaOH w temperaturze 85 stopni, ale nie wspomina o obniżeniu wartości znamionowych gęstości watów, nie udziela kompetentnej porady. Próg wymiany po 12 miesiącach można przewidzieć jako funkcję stężenia substancji żrącej, temperatury objętościowej i gęstości watowej, co pozwala na wiarygodne przewidywanie żywotności grzejnika i planowanie konserwacji.
