Când încălzitoarele cu cartuș întâlnesc medii corozive: Ghid de supraviețuire pentru selecția materialelor

Expunerea la substanțe chimice descompune elementele de încălzire mai rapid decât practic orice alt factor operațional, dar selecția materialului are în general doar o privire superficială în timpul specificației. Ideea că oțelul inoxidabil nu se corodează deloc duce la greșeli costisitoare în fabricile chimice, fabricile de procesare a alimentelor și chiar în fabrici care par sigure. Cunoașterea modului în care diferitele metale reacționează la anumite probleme chimice este ceea ce face ca unele echipamente să reziste ani de zile, în timp ce altele trebuie înlocuite în fiecare lună.

Condițiile de clorură sunt locurile cele mai răspândite și periculoase pentru coroziune. Aerul sărat de-a lungul coastei, substanțele chimice de curățare din unitățile alimentare și substanțele chimice de proces din industria chimică adaugă ioni de clorură care atacă oțelul inoxidabil 304 obișnuit prin pitting și fisurare prin coroziune. Procesul începe cu clorura care trece prin stratul de oxid pasiv care protejează oțelul inoxidabil. Aceasta este urmată de producția de acid localizată care consumă rapid metalul de bază. Odată ce începe pittingul, atacul se accelerează, deoarece groapa generează un mediu sărac în oxigen și bogat în acid, ceea ce încurajează un atac mai mare.

În comparație cu oțelurile inoxidabile obișnuite, aliajele Incoloy 800 și 840 rezistă mult mai bine la clorură. Aceste aliaje de nichel-fier-crom își mențin straturile pasive stabile în locurile în care oțelul inoxidabil 304 s-ar descompune. Structurile de oxid care sunt mai rezistente sunt realizate prin adăugarea de nichel suplimentar, care este de obicei 30-35%. Nivelurile de crom de aproximativ 20% vă oferă o protecție suplimentară. Incoloy nu este doar o alegere bună pentru locurile cu multă expunere la clorură, inclusiv mediile maritime, utilizarea semnificativă a sării sau procesarea chimică. Este necesar.

Trebuie gândite diferite materiale în situații acide. Diferiți acizi, cum ar fi acidul sulfuric, acidul clorhidric și diferiți acizi organici, atacă metalele în moduri diferite. Acidul sulfuric face ca lucrurile să se dizolve în general și face ca hidrogenul să fie fragil. Acidul clorhidric descompune agresiv oxizii de protecție. Ratele de coroziune se modifică foarte mult în funcție de concentrație și temperatură. De exemplu, acizii diluați la temperatura camerei ar putea fi bine, în timp ce acizii concentrați sau încălziți au nevoie de aliaje speciale sau acoperiri de protecție.

Mediile caustice nu sunt foarte răspândite în producția obișnuită, totuși se întâmplă în timpul curățării sau a unor procese chimice. Aluminiul și diferitele oțeluri inoxidabile sunt deteriorate de soluțiile de hidroxid de sodiu și hidroxid de potasiu prin fisurare caustică. Incoloy este, de asemenea, bun pentru aceste utilizări, deoarece aliajele bogate în nichel sunt foarte rezistente la atacul caustic. Dar trebuie să verificați concentrația și temperatura exactă a substanței caustice față de tabelele de coroziune, deoarece ratele de atac cresc rapid peste nivelurile specificate.

Coroziunea atmosferică, căreia adesea nu i se acordă suficient credit, descompune încet învelișurile încălzitoarelor din fabrici. Procesele de ardere eliberează dioxid de sulf, operațiunile de refrigerare sau chimice eliberează vapori de amoniac, iar diferiți vapori organici generează acoperiri corozive pe suprafețele metalice. Coroziunea din exteriorul mantalei face peretele mai subțire, ceea ce duce în cele din urmă la găuri care lasă fluidul de proces să intre sau scurgerile de electricitate. Verificarea regulată a suprafețelor exterioare identifică aceste daune înainte de a duce la o defecțiune majoră.

Rugina internă, deși este mai greu de văzut, este la fel de rea. Fluidele de proces care intră prin etanșările terminalelor sau prin breșele învelișului intră în contact cu elementul de rezistență și izolația cu oxid de magneziu. Apa, soluțiile apoase sau vaporii care pot fi condensați într-un lichid devin corozive atunci când sunt încălzite. Când este uscat, oxidul de magneziu este un excelent conductor de căldură și un izolator electric. Cu toate acestea, atunci când vine în contact cu soluții ionice, devine conductiv. Această poluare internă provoacă defecțiuni la pământ, valori ciudate de rezistență și defecțiuni neașteptate.

Protecția terminalelor depășește doar mantaua atunci când vine vorba de alegerea materialelor. Garniturile epoxidice, cablurile de teflon și cizmele din cauciuc siliconic protejează locurile unde se termină protecția mantalei. Aceste piese trebuie să fie capabile să manipuleze substanțele chimice din împrejurimile lor, fiind totuși flexibile și nu lasă electricitatea să treacă. În medii chimice dure, capătul terminal se defectează în general înaintea piesei încălzite. Aceasta înseamnă că alegerea aliajului de manta potrivită este la fel de crucială ca și etanșarea corectă a acestuia.

Atunci când aliajele obișnuite nu funcționează sau nu sunt rentabile-, acoperirile de protecție sunt o opțiune. Diferite tipuri de acoperiri, cum ar fi ceramica, polimerii și metalele, pot proteja împotriva anumitor substanțe. Dar acoperirile vin și cu propriile lor probleme, cum ar fi nepotrivirea expansiunii termice, defecte ale orificiilor și daune în timpul instalării. Trebuie să fii foarte atent cu încălzitoarele acoperite, iar acestea ar putea avea nevoie de pași suplimentari pentru a le înlocui. Depinde de caracteristicile aplicației și de capacitatea de a o ține la zi dacă se utilizează încălzitoare acoperite sau materiale de bază îmbunătățite.

Testarea compatibilității chimice poate părea o-lugărire, dar oamenii o neglijează adesea pentru că nu au timp sau cred că știu ce sunt materialele „standard”. Testarea prin imersare a materialelor potențiale în fluide de proces reale, la temperaturi de lucru și cu cicluri termice, arată defecte pe care măsurătorile de laborator le-ar putea rata. Fluidele de proces au adesea cantități mici de impurități, produse de oxidare pentru care nu au fost planificate sau compoziții în schimbare care modifică cât de corozive sunt. Testarea în lumea reală, chiar și în forme mai simple, împiedică echipamentele de producție să se defecteze și să coste o mulțime de bani.

Costul total de proprietate este afectat de coroziune în timp, ceea ce afectează economia selecției materialelor. Este clar că un încălzitor care costă de două ori mai mult, dar durează de cinci ori mai mult este o ofertă mai bună. Dar această evaluare trebuie să ia în considerare costurile de instalare, întârzierea, posibila pierdere a produsului și riscurile de siguranță care vin cu defecțiunile neașteptate. Achiziția inteligentă privește mai mult decât prețul articolului. De asemenea, se uită la costurile de-a lungul întregii vieți a articolului.

Regulile de mediu fac, de asemenea, mai dificilă alegerea materialelor. Anumite utilizări, cum ar fi contactul cu alimentele și echipamentele medicale, permit doar anumite aliaje și tratamente de suprafață. Părțile terminale și materialele interne sunt afectate de conformitatea RoHS și de reguli comparabile. Aceste reguli fac mai dificilă alegerea materialelor, dar fac și evident care dintre ele sunt bine de folosit.