Pri akej špecifickej kombinácii koncentrácie kyseliny sírovej a teploty vyžaduje 1,2-milimetrový plášť z nehrdzavejúcej ocele 316 výmenu každých šesť mesiacov v službe ohrievača kúpeľa na galvanické pokovovanie?

Kyselina sírová je bežnou zložkou roztokov na pokovovanie medi, niklu a chrómu. Procesní inžinieri sú zodpovední za elektrické ponorné ohrievače v galvanizačných kúpeľoch. Typické koncentrácie sú 5 až 15 percent kyseliny sírovej pri prevádzkových teplotách 40 až 60 °C. Kvôli priestorovým obmedzeniam v pokovovacích nádržiach a potrebe rýchlej tepelnej odozvy sa často používa 1,2 mm plášť z nehrdzavejúcej ocele 316. Avšak zvýšená všeobecná korózia môže pri určitých kombináciách koncentrácie kyseliny a zvýšenej povrchovej teploty plášťa z hustoty wattov skrátiť životnosť na šesť mesiacov alebo menej. V tomto dokumente sú uvedené presné limity, pri ktorých by sa mal 1,2 mm 316 plášť polročne vymieňať{13}} pri servise ohrievača galvanického pokovovania.

Korózne správanie 316 v zriedenej kyseline sírovej pri vysokých povrchových teplotách
Pri koncentráciách kyseliny sírovej pod 15 % pri teplotách pod 50 stupňov je nehrdzavejúca oceľ 316 pasívna a koroduje rýchlosťou pod 0,1 mm za rok. Pasívny film je však pri vyšších teplotách menej stabilný. Rýchlosť korózie v 10% kyseline sírovej stúpa na 0,2–0,4 mm/rok pri 60 stupňoch. Pri 70 stupňoch sa zvyšuje na 0,5–1,0 mm/rok. Pri 80 stupňoch sú rýchlosti > 2 mm/rok. Pre plášť s hrúbkou 1,2 mm je minimálna hrúbka konštrukcie pre tlakovú izoláciu približne 0,6 mm. Po 6 mesiacoch s rýchlosťou korózie 1,2 mm za rok dôjde k prieniku korózie 0,6 mm (1,2 mm až 0,6 mm). Šesťmesačná prahová hodnota výmeny zodpovedá kombinácii koncentrácie kyseliny a teploty povrchu plášťa, ktorá vytvára rýchlosť korózie rádovo 1,0 až 1,5 mm za rok.

Kritické prahy pre 6-mesačnú životnosť
Nasledujúce kombinácie koncentrácie kyseliny a teploty povrchu plášťa založené na testovaní ponorením 316 vzoriek do roztokov kyseliny sírovej pri prevádzkových teplotách relevantných pre galvanické pokovovanie majú za následok maximálnu životnosť 6 mesiacov pre 1,2 mm stenu.

Koncentrácia kyseliny sírovej (hmotnostné %) Teplota kúpeľa vo veľkom Teplota povrchu plášťa pri 8 W/cm2 (18 stupňov nárast) Očakávaná rýchlosť korózie pri povrchovej teplote Čas na zníženie 1,2 mm až 0,6 mm Životnosť do výmeny 5 % 40 stupňov 58 stupňov 0,15 – 58 stupňov 0,15 – 2 roky 0,30 % 50 stupňov 68 stupňov 0,40 – 0,70 mm/rok 0,9 – 1,5 roka 1 – 2 roky 5 % 55 stupňov 73 stupňov 0,70 – 1,20 mm/rok 0,5 – 0,9 roka 0,6 – 1 rok 8 % 40 stupňov 515 – 0,3 roky 2 – 4 roky 8 % 45 stupňov 63 stupňov 0,40 – 0,70 mm/rok 0,9 – 1,5 roka 1 – 2 roky 8 % 50 stupňov 68 stupňov 0,70 – 1,20 mm/rok 0,5 – 0,9 rokov 0,6 – 1 rok 0,5 stupňa 10,03 % mm/rok 1,5 – 3 roky 2 – 4 roky
10 % 40 stupňov 58 stupňov 0.40 - 0.70 mm/rok 0.9 - 1.5 rokov 1 - 2 rokov
10 % 45 stupňov 63 stupňov 0,70 – 1,20 mm/rok 0,5 – 0,9 rokov 0,6 – 1 rok 12 % 35 stupňov 53 stupňov 0,30 – 0,50 mm/rok 1,2 – 2 roky 1,5 – 2,5 rokov 12 % mm – 10,6 stupňov 0,6 – 1,0 roka 0,8 – 1,2 roka 12 % 45 stupňov 63 stupňov 1,00 – 1,80 mm/rok 0,3 – 0,6 roka 0,4 – 0,7 roka 15 % 30 stupňov 48 stupňov 0,30 – 0,50 mm/rok 2 – 21,5 stupňa
15 % 35 stupňov 53 stupňov 0,60 – 1,00 mm/rok 0,6 – 1,0 roka 0,8 – 1,2 roka
15 % 40 stupňov 58 stupňov 1,20 – 2,00 mm/rok 0,3 – 0,5 roka 0,4 – 0,6 roka
Povrch plášťa pre galvanizačný kúpeľ s 10 % kyselinou sírovou pri objemovej teplote 45 stupňov a 1,2 mm plášťa pri 8 W/cm² je približne 63 stupňov. Predpokladaná rýchlosť korózie je 0,7 – 1,2 mm/rok, vhodná je výmena 1,2 mm steny na 0,6 mm za 0,5 – 0,9 roka{12}} mesiaca. Zníženie objemovej teploty na 40 °C znižuje povrchovú teplotu na 58 °C, čím sa zníži rýchlosť korózie na 0,4-0,7 mm za rok a životnosť na 1-2 roky.

Bezpečná prevádzková obálka šesť{0}}mesačný plán výmeny
Nasledujúca tabuľka ukazuje maximálnu bezpečnú objemovú teplotu kyseliny sírovej pri rôznych wattových hustotách pre 1,2 mm 316 plášť, aby bola dosiahnutá minimálna životnosť šesť mesiacov, kým si degradácia steny na 0,6 mm vyžiada výmenu.

Wattová hustota (zvýšenie teploty) Maximálna objemová teplota pre 5 % H₂SO₄ Maximálna objemová teplota pre 8 % H₂SO₄ Maximálna objemová teplota pre 10 % H₂SO₄ Maximálna objemová teplota pre 12 % H₂SO₄ (Maximálna objemová teplota/W₂SO₄₄ Maximálna objemová teplota pre 105 %₄₄ stúpanie) 63 stupňov 58 stupňov 53 stupňov 50 stupňov 45 stupňov 6 W/cm² (14 stupňové stúpanie) 59 stupňov 54 stupňov 49 stupňov 46 stupňov 41 stupňov 8 W/cm² (18 stupňové stúpanie) 55 stupňov 50 stupňov 45 stupňov 42 stupňov 37 stupňov 10 W/cm² 34 stupňov 34 stupňov 512 stupňov stupeň 12 W/cm² (26 stupňový nárast) 47 stupňov 42 stupňov 37 stupňov 34 stupňov 29 stupňov
10 % kyselina sírová Objemová teplota 45 stupňov 8 W/cm 2 18 stupňový nárast 63 stupňov povrch Bezpečný objemový limit 45 stupňový -okraj pre štandardný galvanický kúpeľ. Zníženie hustoty wattov na 6 W/cm^2 (14 stupňov nárast, povrch 59 stupňov) má za následok bezpečný objemový limit 49 stupňov , preto je 45 stupňov v poriadku na šesť{14}}mesačnú výmenu.

Dizajnové zmeny na zlepšenie života po šiestich mesiacoch
Ak podmienky galvanického pokovovania vyžadujú 1,2 mm 316 plášť a šesťmesačná životnosť nestačí, na predĺženie životnosti je možné vykonať tri úpravy. Prvým je použitie dlhšieho ohrievača na zníženie hustoty wattov. Zníženie z 8 W/cm² na 4 W/cm² znižuje nárast povrchovej teploty z 18 stupňov na 10 stupňov, čím sa znižuje zo 6-mesačného režimu na 1–2 ročný režim. Druhou úpravou je podporiť cirkuláciu kyseliny cez povrch ohrievača. Turbulentné prúdenie obmedzí nárast povrchovej teploty o 40 až 60 percent, čím zostane plášť chladnejší. Tretím zlepšením je zavedenie inhibítora korózie Komerčné inhibítory kyseliny sírovej môžu znížiť rýchlosť korózie o 50 až 80 percent. Pre pokovovacie kúpele s použitím 12-15% kyseliny sírovej pri 45-50 stupňoch by inžinieri mali prejsť na vyššiu zliatinu, ako je Alloy 20 alebo Alloy 825. Tieto materiály vykazujú pasívne správanie v zriedenej kyseline sírovej až do 80 stupňov, čím zvyšujú životnosť na 5-10 rokov. Pri špecifikácii ohrievačov na galvanizáciu vždy uveďte koncentráciu kyseliny, objemovú teplotu a požadovanú dobu výmeny. Výrobca špecifikujúci 316 pre 15 % kyselinu sírovú pri 50 stupňoch bez udania odhadovanej životnosti zariadenia nekoná zodpovedne. Predvídateľná funkcia koncentrácie kyseliny, objemovej teploty a wattovej hustoty umožňuje spoľahlivú prognózu životnosti ohrievača a plánovanie údržby v procesoch galvanizácie. Hranica šesťmesačnej výmeny pre 1,2 mm 316 puzdro je