Pri akej špecifickej kombinácii koncentrácie hydroxidu sodného a teploty povrchu plášťa vyžaduje 1,6-milimetrový plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 výmenu každých 12 mesiacov v servise ohrievača trysky na čistenie nádrže?

Technici údržby zodpovední za systémy čistenia nádrží v zariadeniach na spracovanie potravín, výrobu nápojov a chemických zariadeniach bežne majú elektrické ponorné ohrievače umiestnené v nádržiach na čistiaci roztok, aby sa udržala teplota čistiacich prostriedkov. Hlavným čistiacim prostriedkom je hydroxid sodný, ktorý sa zvyčajne používa v koncentráciách 2-5% a teplotách 70-85 stupňov. Tieto ohrievače zvyčajne používajú plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 s hrúbkou 1,6 mm, ktorý poskytuje dobrý kompromis medzi odolnosťou proti korózii a mechanickou odolnosťou proti nárazom trysky. Avšak zvýšená korózia v dôsledku určitých kombinácií koncentrácie žieraviny a vysokej povrchovej teploty plášťa (wattová hustota) môže skrátiť životnosť na 12 mesiacov alebo menej. Tento článok presne definuje body, v ktorých sa má ročne vymeniť 1,6 mm 316 plášť pre službu ohrevu trysky na čistenie nádrže.

Chovanie leptavej korózie 316 pri vysokých povrchových teplotách
Pri teplotách do 80 stupňov je nehrdzavejúca oceľ typu 316 pasívna v roztokoch hydroxidu sodného s koncentráciou pod 5% a má rýchlosť korózie menej ako 0,1 mm/rok. So stúpaním tepelného toku sa však zvyšuje povrchová teplota plášťa a pasívny film je menej stabilný. Rýchlosť korózie v 3 % NaOH pri povrchovej teplote 85 stupňov je menšia ako 0,1 mm za rok. Každý rok sa zvýši na 0,2-0,4 mm pri 95 stupňoch. je to 0,5–1,0 mm za rok pri 105 stupňoch. Rýchlosti sú vyššie ako 2 mm/rok pri 115 stupňoch. S 1,6 mm plášťom preniknutie korózie na 1,0 mm (minimálna hrúbka konštrukcie pre väčšinu aplikácií) trvá 1-2 roky pri 1 mm za rok. Prah 12-mesačnej výmeny sa dosiahne, keď kombinácia koncentrácie žieraviny a povrchovej teploty plášťa dáva rýchlosť korózie približne 0,6 až 0,8 mm za rok pri spotrebe steny s hrúbkou 1,6 mm na 1,0 mm za 12 mesiacov.

Kritické životné prahy dizajnu (12 mesiacov)
Na základe testovania ponorením 316 vzoriek do roztokov hydroxidu sodného pri teplotách relevantných pre službu čistenia nádrže, nasledujúce kombinácie koncentrácie žieraviny a teploty povrchu plášťa poskytujú maximálnu životnosť 12 mesiacov pre 1,6 mm stenu.

Koncentrácia hydroxidu sodného (hmotnostné %) Teplota roztoku Teplota povrchu plášťa pri 8 W/cm² (20 stupňov nárast) Očakávaná rýchlosť korózie pri povrchovej teplote Čas na zníženie 1,6 mm až 1,0 mm Životnosť do výmeny 2 % 70 stupňov 90 stupňov 0,15 – 3 – 4 roky/rok 0,25 mm 2 % 80 stupňov 100 stupňov 0,30 – 0,50 mm/rok 1,2 – 2,0 rokov 1,5 – 2,5 roka 2 % 85 stupňov 105 stupňov 0,50 – 0,80 mm/rok 0,75 – 1,2 rokov 1 – 1,5 rokov 1 – 1,5 rokov 3 % 070 3 % 50 70 1,7 – 3,0 rokov 2 – 3,5 roka 3 % 75 stupňov 95 stupňov 0,35 – 0,60 mm/rok 1,0 – 1,7 rokov 1,2 – 2 roky 3 % 80 stupňov 100 stupňov 0,60 – 1,00 mm/rok 0,5 % 0,8 stupňa 1,0 rokov 0,25 – 0,40 mm/rok 1,5 – 2,4 roka 1,8 – 3 roky 4 % 70 stupňov 90 stupňov 0,40 – 0,70 mm/rok 0,9 – 1,5 roka 1 – 1,8 roka 4 % 75 stupňov 95 stupňov 0,70 – 1,20 rok 0,70 – 1,20. 5 % 60 stupňov 80 stupňov 0,30 – 0,50 mm/rok 1,2 – 2,0 rokov 1,5 – 2,5 roka 5 % 65 stupňov 85 stupňov 0,50 – 0,85 mm/rok 0,7 – 1,2 rokov 0,8 – 1,5 rokov 5 % 05 mm/70 stupňov. 0,4 – 0,7 roka 0,5 – 0,8 roka
Povrchová teplota plášťa v systéme čistenia nádrží s 3% NaOH pri 80 stupňovej objemovej teplote s 1,6 mm plášťom pri 8W/cm2 je okolo 100 stupňov. Predpokladaná rýchlosť korózie je 0,6 až 1,0 mm za rok, čím sa steny znížia na 1,0 mm za 0,6 až 1,0 roka. Správna výmena za dvanásť mesiacov. Objemová teplota na 75 stupňov znižuje povrchovú teplotu na 95 stupňov, znižuje rýchlosť korózie na 0,35-0,60 mm/rok a zvyšuje životnosť na 1,2-2 roky.

Bezpečná prevádzková obálka na 12-mesačný plán výmeny
Nižšie uvedená tabuľka ukazuje maximálnu bezpečnú objemovú teplotu hydroxidu sodného pre 1,6 mm 316 plášť pri rôznych hustotách wattov, ktoré zabezpečia životnosť najmenej 12 mesiacov, kým sa hrúbka steny zníži pod 1,0 mm, čo si vyžaduje výmenu.

Hustota vo wattoch (nárast teploty) Max. Hromadná teplota pre 2 % NaOH Max. Hromadná teplota pre 3 % NaOH Max. Hromadná teplota pre 4 % NaOH Max. Hromadná teplota pre 5 % NaOH
4 W/cm2 (10 stupňový nárast) 88 stupňov 82 stupňov 78 stupňov 72 stupňov 6 W/cm2 (15 stupňový nárast) 83 stupňov 77 stupňov 73 stupňov 67 stupňov 8 W/cm2 (20 stupňový nárast) 78 stupňov 72 stupňov 68 stupňov 62 stupňov 10 W/cm2 (75 stupňov 76 stupňov 3) W/cm2 (30 stupňový nárast) 68 stupňov 62 stupňov 58 stupňov 52 stupňov
Pre typický systém čistenia nádrže s 3 % NaOH pri objemovej teplote 75 stupňov s 8 W/cm² (20 stupňový nárast, 95 stupňový povrch) je bezpečný limit objemu 72 stupňov. Pri 75 stupňoch je ohrievač nad bezpečnou hranicou a neumožňuje životnosť 12 mesiacov. Zníženie hustoty wattov na 6 W/cm2 (15 stupňový nárast, 90 stupňový povrch) ponúka bezpečný limit objemu 77 stupňov, preto je 75 stupňov dobré na 12-mesačnú výmenu.

Dizajnové zmeny na predĺženie životnosti na viac ako 12 mesiacov
Tri úpravy môžu predĺžiť životnosť 1,6 mm 316 puzdra na 12 mesiacov v podmienkach čistenia nádrže. Jedným z nich je použitie dlhšieho ohrievača na zníženie wattovej hustoty. 8 W/cm 2 na 4 W/cm 2 , nárast povrchovej teploty sa zníži z 20 stupňov na 10 stupňov, čím sa prejde z 1-ročného režimu na 2-3-ročný režim. Druhou zmenou je prevádzka na prerušovanom princípe. Ak ohrievač beží 4 hodiny denne namiesto 24 hodín denne, vydrží v kalendári 6-krát dlhšie. Treťou zmenou je zavedenie inhibítora korózie. Silikáty alebo fosfáty pri 100-200 ppm môžu znížiť rýchlosť korózie o 30-50%. Ak je na nepretržitú prevádzku potrebný 4% NaOH pri 80 stupňoch, mali by inžinieri zvážiť upgrade na zliatinu 600 alebo zliatinu 825, ktorá dokáže udržať rýchlosť korózie pod 0,1 mm za rok za týchto podmienok. Pri špecifikovaní ohrievačov na čistenie nádrží vždy uveďte maximálnu koncentráciu žieraviny, objemovú teplotu, pracovný cyklus a požadovaný interval výmeny. Ak výrobca navrhuje 316 pre 4% NaOH pri 85 stupňoch, ale nespomína zníženie hustoty wattov, nedáva kompetentnú radu. 12-mesačný prah výmeny možno predpovedať ako funkciu koncentrácie žieraviny, objemovej teploty a hustoty vo wattoch, čo umožňuje spoľahlivú predpoveď životnosti ohrievača a plánovanie údržby.