Pri akej špecifickej kombinácii koncentrácie soľného roztoku a povrchovej teploty plášťa vyžaduje 1,2-milimetrový plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 výmenu každé tri mesiace v servise námorného chladiaceho ohrievača?

Jednou z najnáročnejších podmienok korózie pre plášte z nehrdzavejúcej ocele 316 je kombinácia kondenzátu naplneného soľným roztokom a cyklickej prevádzky pre technikov lodného chladenia, ktorí majú na starosti rozmrazovacie ohrievače v mraziarňach, chladiarenské kontajnery a zariadenia na spracovanie morských plodov. Námorné chladiace rozmrazovacie ohrievače fungujú v prostredí, kde hladiny chloridov z rozstreku slanej vody, únikov soľanky a vyparovania kondenzátu môžu dosahovať až 50 000 – 150 000 ppm, čo je výrazne nad bežnými priemyselnými štandardmi. Bežná hrúbka steny týchto ohrievačov je 1,2 mm kvôli priestorovým obmedzeniam a požiadavkám na tepelnú odozvu. Pri niektorých pároch koncentrácie soľného roztoku a povrchovej teploty plášťa však môže dôjsť k prenikaniu jamiek už za tri mesiace, čo si vyžaduje častú a nákladnú výmenu. Tento dokument popisuje presné limity, pri ktorých plášť 316 s hrúbkou 1,2 mm prekračuje trojmesačný limit životnosti v prevádzke námorného chladiaceho ohrievača.

Bodová korózia 316 vo vysokej koncentrácii soľanky pri teplotách rozmrazovania
Ako fungujú námorné chladiace odmrazovacie ohrievače? Keď sú rozmrazovacie ohrievače zapnuté, rozpúšťajú ľad nahromadený na špirálach výparníka. Teplota povrchu plášťa sa vo všeobecnosti zvyšuje na 150{24}}250 stupňov počas cyklov odmrazovania, keď v prostredí soľanky s hladinami chloridov 30 000 ppm (morská voda) až nad 150 000 ppm (odparená koncentrovaná soľanka). Pri takýchto vysokých koncentráciách chloridov je kritická bodová teplota 316 výrazne znížená. V slanej vode (30 000 ppm chloridu) je kritická teplota jamky ~25 stupňov . 50, 000 ppm je až 15 stupňov . Pri 100 000 ppm kritická teplota klesne pod 0 stupňov, takže k bodkovaniu dochádza pri akejkoľvek teplote nad bodom mrazu. V prípade rozmrazovacieho ohrievača je povrchová teplota plášťa v prevádzke 150–250 stupňov, čo je výrazne nad kritickou teplotou bodkovania pri akejkoľvek koncentrácii. Pitting začne v priebehu niekoľkých hodín po prvej expozícii. Po spustení je rýchlosť šírenia jamami v teplej,-chloridovej soľanke pomerne rýchla, v priemere 2–5 mm/mesiac pri 50 stupňoch a 5–10 mm/mesiac pri 80 stupňoch . V tomto nastavení 1,2 mm puzdro prenikne 1-3 týždne po začiatku jamky. Trojmesačná životnosť sa dosiahne len vtedy, keď sa ohrievač používa príležitostne s dlhými cyklami vypnutia, čo umožňuje vyschnutiu soľanky a skracuje dobu trvania v korozívnych podmienkach.

Kombinácie kritických teplôt soľanky počas troch mesiacov
Údaje o poruchách v námorných chladiacich systémoch a zrýchlené laboratórne testovanie 1,2 mm 316 vzoriek plášťa v koncentrovanej soľanke odhaľujú nasledujúce kombinácie koncentrácie soľanky a povrchovej teploty plášťa, ktorých výsledkom je maximálna životnosť tri mesiace.

Koncentrácia chloridu v soľanke (ppm) Kritická teplota jamiek Táto koncentrácia Teplota povrchu plášťa počas rozmrazovania Rýchlosť šírenia jamy (mm/mesiac) Teplota plášťa Čas do 1,2 mm penetrácie po iniciácii Celková životnosť (spustenie{1}} + šírenie) 30 000-40 (morská voda)40,000 - 60,000 10 - 20 stupeň 150 - 200 stupeň 4 - 7 mm/mesiac 0.2 - 0.3 mesiace 0.3 - 0.5 mesiace 60,000 - 80,000 5 - 10 stupeň 150 - 200 stupeň 5 - 8 mm/mesiac 0.15 - 0.25 mesiace{{280}} stupeň, {{280}} stupeň,{} mesiace 150 - 200 stupeň 6 - 10 mm/mesiac 0.12 - 0.2 mesiace 0.2 - 0.3 mesiace 20 - 25 stupeň 150 - 200 stupeň 3 - 5 mm/mesiac 0.3 - 0.4 mesiace 0.5 - 1 mesiac
Viac ako 100 000 Pod 0 stupňov 150 – 200 stupňov 8 – 15 mm/mesiac 0,08 – 0,15 mesiaca 0,1 – 0,2 mesiaca
Teoretické časy perforácie pre 1,2 mm 316 plášť pri priemerných koncentráciách morskej chladiacej soľanky (30 000 – 50 000 ppm) sú rádovo 2 – 4 týždne. Trojmesačná životnosť je v skutočnosti možná len vtedy, ak sa ohrievač nepoužíva často, povedzme 4 až 6 cyklov odmrazovania za deň, z ktorých každý trvá 10 až 20 minút. Skutočná doba korózie je len 60-120 hodín, ale celková expozícia pri zvýšenej teplote je 1-2 hodiny denne, čo dáva kalendárnu životnosť 2-4 mesiace. Trojmesačné kritérium výmeny je splnené, keď je celkový čas vystavenia korózii približne 100 – 200 hodín.

Bezpečná prevádzková obálka Trojmesačná životnosť
Nižšie uvedená tabuľka špecifikuje maximálne bezpečné kumulatívne hodiny odmrazovania za týždeň pre 1,2 mm 316 plášť v námornej chladiacej prevádzke, aby sa umožnil trojmesačný interval výmeny. Hodnoty sú typické koncentrácie soľanky v rôznych morských prostrediach.

Morské prostredie Typická koncentrácia chloridu v soľanke (ppm) Maximálny počet hodín bezpečného rozmrazovania za týždeň počas 3-mesačnej životnosti Typické cykly odmrazovania za deň (15 minút/cyklus) Odporúčaný interval výmeny pre normálnu prevádzku
Dobre odvodnené cievky, otvorený oceán 30 000 – 35,000 10 – 15 hodín 6 – 8 cyklov (1,5 – 2 hodiny) 2 – 3 mesiace
Pobrežný prístav Stredné vyparovanie 35 000 – 50,000 5 – 10 hodín 6 – 8 cyklov (1,5 – 2 hodiny) 1 – 2 mesiace
Uzavretá odkvapová alebo odkvapkávacia panvica 50 000 – 80,000 3 – 5 hodín 6 – 8 cyklov (1,5 – 2 hodiny) 3 – 6 týždňov
Drenáž, slabá, odparená soľanka 80 000 – 120 0001 – 3 hodiny 6 – 8 cyklov (1,5 – 2 hodiny) 2 – 4 týždne
Koncentrovaný soľný roztok bez úniku-viac ako 120 000 menej ako 1 hodina 6 – 8 cyklov (1,5 – 2 hodiny) 1 – 2 týždne
Typický námorný chladiaci systém s 8 odmrazovacími cyklami za deň po 15 minútach na cyklus (2 hodiny rozmrazovania denne, 14 hodín týždenne) prekoná 10-15-hodinový týždenný limit s 1,2 mm 316 plášťom v podmienkach otvoreného oceánu (30 000-35 000 ppm). Skúsenosti z terénu naznačujú, že životnosť by mala byť 2-3 mesiace. Pri zvyšujúcich sa koncentráciách soľanky sa životnosť meria v týždňoch.

Dizajnové zmeny, ktoré vydržia viac ako 3 mesiace
Keď sa musí použiť 1,2 mm 316 plášť v námornom chladiarenskom servise a trojmesačná výmena je neprijateľná, štyri úpravy dizajnu môžu zlepšiť životnosť. Najlepšie a prvé je zvýšiť odvodnenie cievky po rozmrazení. Tým sa eliminuje stojaca soľanka a skracuje sa čas kontaktu plášťa s korozívnym elektrolytom. Šikmá montáž a dôkladné vyprázdnenie odkvapkávacích nádob môže predĺžiť životnosť 2–3 krát. Druhou zmenou je zníženie frekvencie a trvania odmrazovania. Požadované odmrazovanie (keď sa zistí ľad) namiesto časovaného odmrazovania môže skrátiť hodiny odmrazovania o 50-70 %. Ďalšou zmenou je potiahnutie plášťa ochranným náterom. Bezprúdové niklové alebo fluórpolymérové ​​povlaky môžu poskytnúť bariéru medzi 316 a soľankou a môžu zvýšiť životnosť 3 až 5-krát. Nátery však musia prežiť teploty topenia 200 stupňov bez degradácie. Štvrtou zmenou je použitie zliatiny odolnejšej proti jamkám{36}. Titán (stupeň 2 alebo stupeň 7) je prakticky odolný voči jamkovej korózii v prevádzke námorného chladenia s kritickou teplotou nad 100 stupňov aj pri 100 000 ppm chloridu. Titánový plášť (hrúbka steny 0,8 mm) vydrží 10-20 krát dlhšie ako plášť 1,2 mm 316. V lodných chladiacich systémoch, kde sa ohrievač musí vymeniť odmrazovaním a získaním prístupu k cievke, sú náklady na prácu pri častej výmene zvyčajne vyššie ako rozdiel v nákladoch medzi 316 a titánom. Inžinieri, ktorí špecifikujú rozmrazovacie ohrievače pre nové námorné inštalácie, by mali štandardne používať titán pre každú aplikáciu, kde je expozícia soľankou nevyhnutná. Pre súčasné ohrievače 316 sú tesné odvodnenie a znížené načasovanie odmrazovania najschodnejšími prostriedkami na predĺženie životnosti na viac ako tri mesiace. Trojmesačný prah výmeny nie je nastavená hodnota, ale predvídateľný dôsledok obsahu soľného roztoku a nahromadených hodín odmrazovania. Vyhodnotením oboch hodnôt môžu inžinieri predpovedať časové rámce výmeny a plánovať údržbu, čím sa zabráni neočakávaným poruchám odmrazovania vedúcim k zamrznutiu výmenníka a odstávke chladenia.