Przy jakiej konkretnej kombinacji stężenia wodorotlenku sodu i temperatury powierzchni osłony 2,0-milimetrowa osłona ze stali nierdzewnej 316 ulega aktywnej penetracji korozji w ciągu 18 miesięcy ciągłej pracy nagrzewnicy do obróbki tekstyliów?

Inżynierowie procesu pracujący z elektrycznymi grzejnikami zanurzeniowymi w urządzeniach do przetwarzania tekstyliów, takich jak maszyny do merceryzacji, stanowiska do redukcji substancji żrących i grzejniki do kąpieli barwiących, mają do czynienia z wodorotlenkiem sodu w stężeniach od 5% do 25% w temperaturach 60–95 stopni. Często wymagana jest osłona ze stali nierdzewnej 316 o grubości 2,0 mm, aby zapewnić odporność mechaniczną na kontakt z tkaniną i wibracje pochodzące od sprzętu przetwarzającego. Jednakże powłoka pasywna może ulec uszkodzeniu w przypadku pewnych kombinacji stężenia substancji żrących i podwyższonej temperatury powierzchni osłony wynikającej z ciągłej gęstości watów, co skutkuje aktywną korozją ogólną, która przerywa ściankę o grubości 2,0 mm w czasie krótszym niż 18 miesięcy. W tym artykule określono dokładne momenty, w których osłona 316 o średnicy 2,0 mm wymaga wymiany w ciągłej eksploatacji w przetwórstwie tekstyliów.

Przejście korozyjne 316 w podwyższonych temperaturach Żrący
Stal nierdzewna 316 wykazuje charakterystyczną-aktywną przemianę pasywną w roztworach wodorotlenku sodu w funkcji stężenia i temperatury. Szybkość korozji poniżej temperatury przejścia jest mniejsza niż 0,1 mm/rok. Stopy procentowe mogą przekraczać 1 mm rocznie powyżej przejścia na walutę. Temperatura przejścia przy 10% NaOH wynosi około 90 stopni. Przy 15% NaOH wynosi 75°C. Przy 20% NaOH obniża się do 65 stopni. Przy 25% NaOH zmiana następuje w temperaturze 55 stopni. Temperatura powierzchni osłony grzałki zanurzeniowej{{19}pracującej w trybie ciągłym jest zazwyczaj o 15–25 stopni wyższa od temperatury roztworu w masie ze względu na gęstość watów. W przypadku tekstylnej kąpieli merceryzującej o zawartości 18% NaOH i 70 stopniach objętościowych oraz przy grzejniku o mocy 8 W/cm², temperatura powierzchni osłony wynosi 85–90 stopni, powyżej progu przejścia 65 stopni dla 20% NaOH. Aktywna korozja inicjuje się na powierzchni powłoki i rozprzestrzenia się z szybkością 0,8–1,5 mm rocznie. Osłona o grubości 2,0 mm penetruje do 1,0 mm (minimalna grubość konstrukcyjna) w ciągu 0,7–1,2 lat, co uzasadnia wymianę po 18 miesiącach.

Krytyczne progi 18-miesięcznego okresu użytkowania
Na podstawie testów zanurzeniowych 316 próbek w roztworach wodorotlenku sodu w temperaturach właściwych dla produkcji tekstyliów, następujące kombinacje stężenia substancji żrącej i temperatury powierzchni osłony zapewniają maksymalny okres użytkowania wynoszący 18 miesięcy dla ścianki o grubości 2,0 mm.

Stężenie Wodorotlenek sodu, wag. % Temperatura roztworu luzem Temperatura powierzchni osłony przy 6 W/cm2 (wzrost o 15 stopni) Oczekiwana szybkość korozji w temperaturze powierzchni Czas do redukcji 2,0 mm do 1,0 mm Żywotność do wymiany 5% 80 stopni 95 stopni 0.20 - 0.35 mm/rok 2.9 - 5.0 lat 3 - 6 lat 5% 85 stopni 100 stopni 0.35 - 0.60 mm/rok 1.7 - 2.9 lat 2 - 3.5 lat 5% 90 stopni 105 stopni 0.60 - 1.00 mm/rok 1.0 - 1.7 lat 1.2 - 2 lat
10% 70 stopni 85 stopni 0.15 - 0.25 mm/rok 4.0 - 6.7 lat 5 - 8 lat
10% 75 stopni 90 stopni 0,25 – 0,40 mm/rok 2,5 – 4,0 lat 3 – 5 lat
10% 80 stopni 95 stopni 0,40 – 0,70 mm/rok 1,4 – 2,5 roku 1,8 – 3 lata
10% 85 stopni 100 stopni 0.70 - 1.10 mm/rok 0.9 - 1.4 lat 1.2 - 1.8 lat
15% 60 stopni 75 stopni 0.20 - 0.35 mm/rok 2.9 - 5.0 lat 3 - 6 lat
15% 65 stopni C 80 stopni C 0,35 – 0,60 mm/rok 1,7 – 2,9 lat 2 – 3,5 lat
15% 70 stopni 85 stopni 0,60 – 1,00 mm/rok 1,0 – 1,7 lat 1,2 – 2 lata
15% 75 stopni 90 stopni 1,00 – 1,50 mm/rok 0,7 – 1,0 lat 0,8 – 1,2 lat 20% 50 stopni 65 stopni 0,25 – 0,40 mm/rok 2,5 – 4,0 lat 3 – 5 lat
20% 55 stopni 70 stopni 0,40 – 0,70 mm/rok 1,4 – 2,5 lat 1,8 – 3 lata
20% 60 stopni 75 stopni 0,70 – 1,20 mm/rok 0,8 – 1,4 lat 1,2 – 1,8 lat
20% 65 stopni 80 stopni 1,20 – 2,00 mm/rok 0,5 – 0,8 lat 0,6 – 1 rok 25% 45 stopni 60 stopni 0,35 – 0,60 mm/rok 1,7 – 2,9 lat 2 – 3,5 lat 25% 50 stopni 65 stopni 0,70 – 1,10 mm/rok 0,9 – 1,4 lat 1,2 – 1,8 lat
25% 55 stopni 70 stopni 1,20 – 2,00 mm/rok 0,5 – 0,8 lat 0,6 – 1 rok
W tekstylnej kąpieli merceryzującej (18% NaOH) o temperaturze masy wynoszącej 65 stopni, powierzchnia osłony wynosi około 80 stopni dla osłony o grubości 2,0 mm przy 6 W/cm2. Przewidywana szybkość korozji wynosi 0,8–1,4 mm/rok, co spowoduje zmniejszenie grubości ściany o grubości 2,0 mm do 1,0 mm w ciągu 0,7–1,2 roku. Wymiana w ciągu osiemnastu-miesięcy jest możliwa przy zachowaniu ostrożnej procedury. Zmniejszając temperaturę masy do 60 stopni, temperatura powierzchni zostanie obniżona do 75 stopni, szybkość korozji do 0,6-1,0 mm rocznie, a żywotność do 1,2-1,8 lat.

Koperta bezpiecznego działania na 18-miesięczny harmonogram wymiany
Aby zapewnić okres użytkowania wynoszący co najmniej 18 miesięcy, zanim redukcja ścianki do 1,0 mm będzie wymagała wymiany, w poniższej tabeli przedstawiono maksymalną bezpieczną temperaturę luzem wodorotlenku sodu dla osłony 316 o średnicy 2,0 mm przy różnych gęstościach watów.

Gęstość watowa (wzrost temperatury) Maksymalna temperatura masy dla 10% NaOH Maksymalna temperatura masy dla 15% NaOH Maksymalna temperatura masy dla 18% NaOH Maksymalna temperatura masy dla 20% NaOH Maksymalna temperatura masy dla 25% NaOH
4 W/cm2 (wzrost o 10 stopni) 82 stopnie 72 stopnie 66 stopni 62 stopnie 52 stopnie 6 W/cm2 (wzrost o 15 stopni) 77 stopni 67 stopni 61 stopni 57 stopni 47 stopni 8 W/cm2 (wzrost o 20 stopni) 72 stopnie 62 stopnie 56 stopni 52 stopnie 42 stopnie 10 W/cm2 (wzrost o 25 stopni) 67 stopni 57 stopni 51 stopni 47 stopni 37 stopni
W przypadku kąpieli do obróbki tekstyliów zawierającej 18% NaOH o temperaturze nasypowej 60 stopni i 6 W/cm2 (wzrost 15 stopni, powierzchnia 75 stopni) dopuszczalna bezpieczna granica objętościowa wynosi 61 stopni -. Przy temperaturze 65 stopni i identycznej gęstości watów bezpieczny limit zostaje przekroczony i nie jest gwarantowana 18-miesięczna żywotność.

Zmiany w projekcie dotyczące przedłużenia życia w ciągu ostatnich 18 miesięcy
Jeśli warunki przetwarzania tekstyliów wymagają stężeń substancji żrących i temperatur, które ograniczają żywotność osłony 316 o średnicy 2,0 mm do 18 miesięcy, trzy regulacje mogą wydłużyć żywotność. Pierwszym z nich jest użycie dłuższego grzejnika lub większej liczby grzejników, aby zmniejszyć gęstość watów. Przejście z 6 W/cm 2 na 4 W/cm 2 zmniejsza wzrost temperatury powierzchni z 15 stopni do 10 stopni i przenosi większość stężeń z reżimu 1-1,5 roku do reżimu 1,5-2,5 roku. Druga zmiana polega na zwiększeniu przepływu roztworu po powierzchni grzejnika. Pompy mieszające lub obiegowe mogą ograniczyć wzrost temperatury powierzchni o 40–60% w wyniku przepływu turbulentnego, utrzymując płaszcz w zimniejszej temperaturze i w trybie pasywnym. Trzecia zmiana polega na przejściu na stop na bazie niklu, taki jak Alloy 600 lub Alloy 825. Szybkość korozji tych materiałów wynosi mniej niż 0,1 mm/rok w 25% NaOH w temperaturze 80 stopni, co prowadzi do żywotności wynoszącej 10+ lat. W przypadku zakładów zajmujących się ciągłą obróbką tekstyliów, które doświadczają strat w produkcji z powodu nieprzewidzianej awarii grzejników, dodatkowe koszty ulepszenia stopu szybko się zwracają. Określając grzejniki do zastosowań w tekstyliach żrących, zawsze należy podać prawidłowe stężenie NaOH, temperaturę objętościową, szacowany cykl pracy i żądany okres wymiany. Próg wymiany po 18 miesiącach dla osłony 316 o grubości 2,0 mm jest przewidywalną funkcją stężenia substancji żrącej, temperatury nasypowej i gęstości watowej oraz umożliwia precyzyjne prognozowanie żywotności grzejnika w operacjach merceryzacji i redukcji substancji żrącej.