Pri akej špecifickej kombinácii koncentrácie hydroxidu sodného a povrchovej teploty plášťa zažije 2,0-milimetrový plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 aktívnu penetráciu korózie do 18 mesiacov v nepretržitej prevádzke ohrievacieho zariadenia na spracovanie textilu?

Procesní inžinieri pracujúci s elektrickými ponornými ohrievačmi pre zariadenia na spracovanie textílií, ako sú mercerizačné stroje, rozsahy redukcie žieravín a ohrievače farbiaceho kúpeľa, sa zaoberajú hydroxidom sodným v koncentráciách 5 % až 25 % pri teplotách 60 – 95 stupňov. Často sa vyžaduje plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 s hrúbkou 2,0 mm na mechanickú pevnosť proti kontaktu s látkou a vibráciám zo spracovateľského zariadenia. Pasívny povlak však môže zlyhať pri určitých kombináciách koncentrácie žieraviny a zvýšenej teploty povrchu plášťa z nepretržitej wattovej hustoty, čo vedie k aktívnej všeobecnej korózii, ktorá poruší 2,0 mm stenu za menej ako 18 mesiacov. Tento článok určuje presné body, kedy 2,0 mm 316 plášť vyžaduje výmenu v nepretržitej prevádzke pri spracovaní textilu.

Prechod korózie 316 pri zvýšených teplotách žieravina
Nerezová oceľ 316 vykazuje charakteristický pasívny-aktívny prechod v roztokoch hydroxidu sodného ako funkciu koncentrácie a teploty. Rýchlosti korózie pod teplotou prechodu sú menšie ako 0,1 mm/rok. Sadzby môžu byť o viac ako 1 mm za rok vyššie ako prechod. Teplota prechodu pri 10% NaOH je asi 90 stupňov. Pri 15 % NaOH je 75 °C. Pri 20% NaOH sa zníži na 65 stupňov. Pri 25 % NaOH nastáva zmena pri 55 stupňoch. Povrchová teplota plášťa kontinuálneho{19} ponorného ohrievača je zvyčajne o 15 až 25 stupňov vyššia ako teplota celého roztoku z dôvodu hustoty wattov. Pre textilný mercerizačný kúpeľ s 18 % NaOH a objemom 70 stupňov a s ohrievačom s výkonom 8 W/cm² je povrchová teplota plášťa 85 – 90 stupňov, nad 65 stupňovým prahom prechodu pre 20 % NaOH. Aktívna korózia začína na povrchu plášťa a šíri sa rýchlosťou 0,8–1,5 mm za rok. 2,0 mm puzdro by preniklo na 1,0 mm (minimálna štrukturálna hrúbka) za 0,7 – 1,2 roka, čo odôvodňuje 18-mesačnú výmenu.

Kritické 18-mesačné limity životnosti
Na základe skúšok ponorením 316 vzoriek do roztokov hydroxidu sodného pri teplotách súvisiacich s textilnou výrobou dosiahli nasledujúce kombinácie koncentrácie žieraviny a povrchovej teploty plášťa maximálnu životnosť 18 mesiacov pre 2,0 mm stenu.

Koncentrácia Hydroxid sodný, hm. % Teplota objemového roztoku Povrchová teplota plášťa pri 6 W/cm2 (nárast o 15 stupňov) Očakávaná rýchlosť korózie pri povrchovej teplote Čas do zníženia 2,0 mm až 1,0 mm Životnosť do výmeny 5 % 80 stupňov 95 stupňov 0.20 - 0.35 mm/rok 2.9 - 5.0 roky 3 - 6 roky 3 - 6 mm/1 rok 15} 85} stupeň {15} stupeň {15} stupeň rokov 2 - 3.5 rokov 5 % 90 stupňov 105 stupňov 0.60 - 1.00 mm/rok 1.0 - 1.7 rokov 1.2 - 2 rokov
10 % 70 stupňov 85 stupňov 0.15 - 0.25 mm/rok 4.0 - 6.7 rokov 5 - 8 rokov
10 % 75 stupňov 90 stupňov 0,25 – 0,40 mm/rok 2,5 – 4,0 rokov 3 – 5 rokov
10 % 80 stupňov 95 stupňov 0,40 – 0,70 mm/rok 1,4 – 2,5 roka 1,8 – 3 roky
10 % 85 stupňov 100 stupňov 0.70 - 1.10 mm/rok 0.9 - 1.4 rokov 1.2 - 1.8 rokov
15 % 60 stupňov 75 stupňov 0.20 - 0.35 mm/rok 2.9 - 5.0 rokov 3 - 6 rokov
15 % 65 st. C 80 st. C 0,35 – 0,60 mm/rok 1,7 – 2,9 roka 2 – 3,5 roka
15 % 70 stupňov 85 stupňov 0,60 – 1,00 mm/rok 1,0 – 1,7 roka 1,2 – 2 roky
15 % 75 stupňov 90 stupňov 1,00 – 1,50 mm/rok 0,7 – 1,0 roka 0,8 – 1,2 roka 20 % 50 stupňov 65 stupňov 0,25 – 0,40 mm/rok 2,5 – 4,0 rokov 3 – 5 rokov
20 % 55 stupňov 70 stupňov 0,40 – 0,70 mm/rok 1,4 – 2,5 roka 1,8 – 3 roky
20 % 60 stupňov 75 stupňov 0,70 – 1,20 mm/rok 0,8 – 1,4 roka 1,2 – 1,8 roka
20 % 65 stupňov 80 stupňov 1,20 – 2,00 mm/rok 0,5 – 0,8 roka 0,6 – 1 rok 25 % 45 stupňov 60 stupňov 0,35 – 0,60 mm/rok 1,7 – 2,9 rokov 2 – 3,5 rokov 25 % mm – 50,0 stupňov 0,9 – 1,4 roka 1,2 – 1,8 roka
25 % 55 stupňov 70 stupňov 1,20 – 2,00 mm/rok 0,5 – 0,8 roka 0,6 – 1 rok
V textilnom mercerizačnom kúpeli (18 % NaOH) pri objemovej teplote 65 stupňov je povrch plášťa asi 80 stupňov pre plášť s hrúbkou 2,0 mm pri 6 W/cm2. Predpokladaná rýchlosť korózie je 0,8–1,4 mm/rok, čo zníži 2,0 mm stenu na 1,0 mm za 0,7–1,2 roka. Osemnásťmesačná výmena{13}}je možná pri opatrnom postupe. Znížením objemovej teploty na 60 stupňov sa povrchová teplota zníži na 75 stupňov, rýchlosť korózie na 0,6-1,0 mm za rok a životnosť na 1,2-1,8 roka.

Plán výmeny bezpečnej prevádzkovej obálky na 18 mesiacov
Na zaistenie minimálne 18-mesačnej životnosti, kým si zmenšenie steny na 1,0 mm vyžaduje výmenu, je v nasledujúcej tabuľke uvedená maximálna bezpečná teplota hydroxidu sodného pre 2,0 mm 316 plášť pri rôznych hustotách wattov.

Hustota wattu (nárast teploty) Maximálna objemová teplota pre 10 % NaOH Maximálna objemová teplota pre 15 % NaOH Maximálna objemová teplota pre 18 % NaOH Maximálna objemová teplota pre 20 % NaOH Maximálna objemová teplota pre 25 % NaOH
4 W/cm2 (10 stupňový nárast) 82 stupňov 72 stupňov 66 stupňov 62 stupňov 52 stupňov 6 W/cm2 (15 stupňový nárast) 77 stupňov 67 stupňov 61 stupňov 57 stupňov 47 stupňov 8 W/cm2 (nárast 20 stupňov) 72 stupňov 62 stupňov 56 stupňov 52 stupňov 7 stupňov W/25 stupňov 7 cm 51 stupňov 47 stupňov 37 stupňov
Pre kúpeľ na spracovanie textílií s 18 % NaOH pri objemovej teplote 60 stupňov s 6 W/cm2 (15 stupňový nárast, 75 stupňový povrch) je bezpečný limit 61 stupňov -prijateľný. Pri objeme 65 stupňov pri rovnakej hustote wattov je prekročený bezpečný limit a nie je zaručená životnosť 18 mesiacov.

Zmeny dizajnu pre predĺženie životnosti za posledných 18 mesiacov
Ak podmienky spracovania textilu vyžadujú koncentrácie žieravín a teploty, ktoré obmedzujú 2,0 mm 316 plášť na 18 mesiacov, životnosť možno predĺžiť troma úpravami. Prvým je použitie dlhšieho ohrievača alebo viacerých ohrievačov na zníženie hustoty wattov. Posun zo 6 W/cm 2 na 4 W/cm 2 znižuje nárast povrchovej teploty z 15 stupňov na 10 stupňov a presúva väčšinu koncentrácií z režimu 1-1,5 roka do režimu 1,5 – 2,5 roka . Druhou zmenou je zlepšenie prietoku roztoku cez povrch ohrievača. Agitačné alebo obehové čerpadlá môžu obmedziť nárast povrchovej teploty o 40–60 % v dôsledku turbulentného prúdenia, čím sa plášť udržuje v chladnejšom a pasívnom režime. Treťou zmenou je prechod na zliatinu na báze niklu, ako je Alloy 600 alebo Alloy 825. Tieto materiály majú rýchlosť korózie nižšiu ako 0,1 mm/rok v 25 % NaOH pri 80 stupňoch, čo vedie k životnosti 10+ rokov. V závodoch na kontinuálne spracovanie textilu, v ktorých dochádza k strate výroby v dôsledku nepredvídaného zlyhania ohrievača, sa prírastkové náklady na modernizáciu zliatiny rýchlo vrátia. Pri špecifikácii ohrievačov na použitie v žieravinách vždy uveďte správnu koncentráciu NaOH, objemovú teplotu, odhadovaný pracovný cyklus a požadovaný interval výmeny. Prah 18-mesačnej výmeny pre 2,0 mm 316 plášť je predvídateľnou funkciou koncentrácie žieraviny, objemovej teploty a wattovej hustoty a umožňuje presné predpovedanie životnosti ohrievača pri mercerizácii a operáciách znižovania lúhu.