La ce combinație specifică de concentrație de hidroxid de sodiu și temperatura suprafeței mantalei necesită înlocuirea unei mantale din oțel inoxidabil 316 de 1,6 milimetri la fiecare 12 luni în serviciul de încălzire a duzei de curățare a rezervorului?

Inginerii de întreținere responsabili cu sistemele de curățare a rezervoarelor din instalațiile de prelucrare a alimentelor, producția de băuturi și chimice au în mod obișnuit încălzitoare electrice cu imersie plasate în rezervoarele cu soluție de curățare pentru a menține temperatura detergenților. Principalul agent de curățare este hidroxidul de sodiu, folosit de obicei la concentrații de 2-5% și temperaturi de 70-85 grade. Aceste încălzitoare folosesc de obicei o manta din oțel inoxidabil 316 de 1,6 mm, care oferă un compromis bun al rezistenței la coroziune și durabilității mecanice împotriva impactului de pulverizare a duzei. Cu toate acestea, coroziunea crescută, datorită anumitor combinații de concentrație caustică și temperatură ridicată a suprafeței tecii (densitate în wați), poate scurta durata de viață la 12 luni sau mai puțin. Acest articol definește exact punctele în care o manta de 1,6 mm 316 trebuie înlocuită anual pentru serviciul de încălzire a duzei de curățare a rezervorului.

Comportamentul la coroziune caustică de 316 la temperaturi ridicate de suprafață
La temperaturi de până la 80 de grade, oțelul inoxidabil de tip 316 este pasiv în soluții de hidroxid de sodiu cu concentrații sub 5% și are rate de coroziune mai mici de 0,1 mm/an. Cu toate acestea, odată cu creșterea fluxului de căldură, temperatura suprafeței tecii crește, iar filmul pasiv este mai puțin stabil. Rata de coroziune în 3% NaOH la o temperatură a suprafeței de 85 de grade este mai mică de 0,1 mm pe an. Se ridică până la 0,2-0,4 mm în fiecare an la 95 de grade. este de 0,5–1,0 mm pe an la 105 grade. Ratele sunt peste 2 mm/an la 115 grade. Cu o penetrare a coroziunii în manta de 1,6 mm până la 1,0 mm (grosime structurală minimă pentru majoritatea aplicațiilor) durează 1-2 ani la 1 mm pe an. Pragul de înlocuire de 12 luni este atins atunci când combinația dintre concentrația caustică și temperatura suprafeței tecii dă o rată de coroziune de aproximativ 0,6-0,8 mm pe an consumând peretele de 1,6 mm până la 1,0 mm în 12 luni.

Praguri critice de viață de proiectare (12 luni)
Pe baza testării cu imersiune a 316 probe în soluții de hidroxid de sodiu la temperaturi relevante pentru serviciul de curățare a rezervoarelor, următoarele combinații de concentrație caustică și temperatura suprafeței mantalei asigură o durată de viață de maxim 12 luni pentru un perete de 1,6 mm.

Concentrație de hidroxid de sodiu (%) Soluție în vrac Temperatura învelișului Temperatura suprafeței la 8 W/cm² (creștere de 20 grade) Rata de coroziune așteptată la temperatura suprafeței Timp de reducere 1,6 mm până la 1,0 mm Durată de viață până la înlocuire 2% 70 grade 90 grade 0,25 –/ani 0,25 mm –/ani 3 – 5 ani 2% 80 grade 100 grade 0,30 – 0,50 mm/an 1,2 – 2,0 ani 1,5 – 2,5 ani 2% 85 grade 105 grade 0,50 – 0,80 mm/an 0,75 – 1,2 ani 0,75 – 1,2 ani grade 0 3% 0,75 grade 01% 0,20 – 0,35 mm/an 1,7 – 3,0 ani 2 – 3,5 ani 3% 75 grade 95 grade 0,35 – 0,60 mm/an 1,0 – 1,7 ani 1,2 – 2 ani 3% 80 grade 100 grade –/ an 0,060 mm –/an 0,060 mm/an 0,8 – 1,2 ani 4% 65 grade 85 grade 0,25 – 0,40 mm/an 1,5 – 2,4 ani 1,8 – 3 ani 4% 70 grade 90 grade 0,40 – 0,70 mm/an 0,9 – 1,5 ani grade 1 – 4% 1,5 ani 1 – 4% 0,70 – 1,20 mm/an 0,5 – 0,9 ani 0,6 – 1 an 5% 60 grade 80 grade 0,30 – 0,50 mm/an 1,2 – 2,0 ani 1,5 – 2,5 ani 5% 65 grade 85 grade 0,85 mm –/ an 0,1 0,05 mm ani 0,8 – 1,5 ani 5% 70 grade 90 grade 0,85 – 1,50 mm/an 0,4 – 0,7 ani 0,5 – 0,8 ani
Temperatura de suprafață a învelișului într-un sistem de curățare a rezervorului de NaOH 3% la o temperatură în vrac de 80 de grade cu o manta de 1,6 mm la 8 W/cm2 este de aproximativ 100 de grade. Rata de coroziune proiectată este de 0,6 până la 1,0 mm pe an, scăzând peretele la 1,0 mm în 0,6 până la 1,0 ani. Înlocuire corectă în douăsprezece luni. Temperatura în vrac la 75 de grade reduce temperatura suprafeței la 95 de grade, reduce rata de coroziune la 0,35-0,60 mm/an și crește durata de viață la 1,2-2 ani.

Plic de funcționare sigur pentru programul de înlocuire de 12 luni
Tabelul de mai jos arată temperatura maximă sigură în vrac a hidroxidului de sodiu pentru o manta de 1,6 mm 316 la diferite densități de wați, care va asigura o durată de viață de cel puțin 12 luni înainte ca grosimea peretelui să scadă sub 1,0 mm, care necesită înlocuire.

Densitate în wați (creșterea temperaturii) Max. Bulk Temp. pentru 2% NaOH Max. Bulk Temp. pentru 3% NaOH Max. Bulk Temp. pentru 4% NaOH Max. Bulk Temp. pentru 5% NaOH
4 W/cm2 (creștere 10 grade) 88 grade 82 grade 78 grade 72 grade 6 W/cm2 (creștere 15 grade) 83 grade 77 grade 73 grade 67 grade 8 W/cm2 (creștere 20 grade) 78 grade 72 grade W/grad 68 grade 106 (creștere) 73 grade 67 grade 63 grade 57 grade 12 W/cm2 (30 grade ridicare) 68 grade 62 grade 58 grade 52 grade
Pentru un sistem obișnuit de curățare a rezervorului cu 3% NaOH la o temperatură în vrac de 75 de grade cu 8 W/cm² (creștere de 20 de grade, suprafață de 95 de grade), limita de volum sigură este de 72 de grade. La 75 de grade, încălzitorul este peste limita de siguranță și nu permite o durată de viață de 12 luni. Reducerea densității de wați la 6 W/cm2 (creștere de 15 grade, suprafață de 90 de grade) oferă o limită de volum sigură de 77 de grade, prin urmare, 75 de grade sunt bune pentru înlocuirea timp de 12 luni.

Modificări de design pentru prelungirea duratei de viață peste 12 luni
Trei ajustări pot prelungi durata de viață a unei mantale de 1,6 mm 316 la 12 luni în condiții de curățare a rezervorului. Una este să folosiți un încălzitor mai lung pentru a scădea densitatea de wați. 8 W/cm2 la 4 W/cm2, creșterea temperaturii la suprafață este redusă de la 20 grade la 10 grade, trecând de la regimul de 1 an la regimul de 2-3 ani. A doua modificare este să ruleze pe o bază intermitentă. Dacă un încălzitor funcționează 4 ore pe zi în loc de 24 de ore pe zi, va dura de 6 ori mai mult în termeni calendaristici. A treia modificare este introducerea unui inhibitor de coroziune. Silicații sau fosfații la 100-200 ppm pot reduce ratele de coroziune cu 30-50 %. Acolo unde este nevoie de 4% NaOH la 80 de grade pentru a funcționa continuu, atunci upgrade-ul la aliaj 600 sau aliaj 825 care poate menține ratele de coroziune sub 0,1 mm pe an în aceste condiții ar trebui luate în considerare de ingineri. Menționați întotdeauna concentrația maximă de caustică, temperatura în vrac, ciclul de funcționare și intervalul dorit de înlocuire atunci când specificați încălzitoarele pentru serviciul de curățare a rezervoarelor. Dacă un producător sugerează 316 pentru 4% NaOH la 85 de grade, dar nu menționează reducerea densității în wați, el nu oferă sfaturi competente. Pragul de înlocuire de 12 luni poate fi prezis în funcție de concentrația caustică, temperatura în vrac și densitatea în wați, permițând astfel predicția fiabilă a duratei de viață a încălzitorului și planificarea întreținerii.