Kui suur on 316 roostevabast terasest kesta seina maksimaalne lubatud paksus elektrilise sukelsoojendi jaoks kõrge-puhtusastmega deioniseeritud vees üle 90 kraadi Celsiuse järgi? Mis on 316 roostevabast terasest ümbrise seina paksus suurim lubatud 316 roostevabast terasest ümbrise seinapaksus elektrilise sukelsoojendi jaoks 09 Abo{{4}Pu. Celsiuse kraadid?
Jäta sõnum
High-purity deionised water is a dilemma for engineers designing electric immersion heaters for semiconductor manufacturing, medicinal water systems and laboratory equipment. Deionised water is highly corrosive to many metals since it lacks dissolved ions to provide protective passive layers, even though it has great electrical resistance. The passive chromium oxide coating on 316 stainless steel is stable in deionised water at room temperature. However, at higher temperatures (>80 kraadi) hapnikupiiskade lahustuvus ja korrosioonipotentsiaal suureneb, mis tuleneb üleminekust passiivsest korrosioonist aktiivseks. Katte seinapaksus 316 reguleerib korrosioonivaru küttekeha kasutusea jooksul ja pinnatemperatuuri teatud vattiheduse korral. Avaldatud korrosioonikiiruse statistikat ja praktilisi kogemusi ülipuhta vee äritegevusest kasutatakse kõrge puhtusastmega deioniseeritud vee teenuses 316 kesta maksimaalse vastuvõetava seinapaksuse määramiseks.
Roostevaba terase 316 korrosioonimehhanismid kõrge temperatuuriga deioniseeritud vees
Kõrge puhtusastmega deioniseeritud vees (takistus > 1 megaohm{1}}sentimeeter) on vaenulike ioonide, näiteks kloriidide kontsentratsioon väga madal. Kuid see lahustunud soolade puudumine ei muuda vett tingimata sõbralikuks. Temperatuuridel üle 80 kraadi on roostevaba teras 316 aldis üldisele korrosioonile ja tõsisemalt lokaalsele korrosioonile kohtades, kus passiivne kile laguneb. Korrosioonikiirus deioniseeritud vees on Arrheniusega seotud, suurenedes iga 25-kraadise temperatuuritõusu korral umbes kaks korda. Üldine korrosioonikiirus 316 deioniseeritud vees 90 kraadi juures on ligikaudu 0,02–0,05 mm/a. Kiirus tõuseb 120 kraadi C juures 0,10–0,20 millimeetrini aastas. 150 kraadi juures on kiirus 0,30–0,50 mm/a. Kuigi need määrad võivad tunduda madalad, tähendab küttekeha puhul, mis on kavandatud pidevalt töötama 5–10 aastat, kulumismäär 0,10 mm aastas 0,5–1,0 mm seina paksust. Esialgne ümbrise paksus 1,0 mm väheneks viie aasta pärast 0,5 mm-ni, kui mehaaniline terviklikkus on kahtlane. Roostetamine ei ole täiesti ühtlane. Punkt- ja pragukorrosioon, eriti paigaldusliidestes ja keevisõmblustes, võib põhjustada lokaalset läbitungimiskiirust, mis on kaks kuni viis korda suurem kui üldine korrosioonikiirus.
Seina paksuse mõju ja deioniseeritud vee kasutusiga
Seos 316 ümbrise seina paksuse ja kõrge temperatuuriga deioniseeritud vee kasutusea vahel on peaaegu lineaarne, kui peamine mehhanism on üldine korrosioon. 5-aastase eluea korral 95 kraadi juures korrosioonikiirusega 0,04 mm/aastas on nõutav korrosioonivaru 0,20 mm. See, kui seinakonstruktsiooni minimaalne paksus on 0,7 mm, tähendab, et seina esialgseks paksuseks on vaja 0,9 mm. 1,2 mm ümbris annaks 0,3 mm ohutusvaru üle korrosioonipiiri ja annaks võimaliku eluea üle kaheksa aasta. Kuid antud vattiheduse korral tähendavad paksemad seinad välispinna kõrgemat temperatuuri. Kõrgemad pinnatemperatuurid kiirendavad deioniseeritud vees korrosiooni eksponentsiaalselt. 2,0 mm ümbrise 10 W/cm² 95-kraadises vees võib välispinna temperatuur olla 115 kraadi. Korrosioonikiirus sellel temperatuuril on 105-kraadise pinnatemperatuuri juures umbes 0,08 mm aastas, -kaks korda suurem kui 1,2 mm kesta puhul. Paksem kest nõuab rohkem korrosioonivaru, kuid korrodeerub ka kiiremini. See koostoime loob ideaalse seinapaksuse pikema kasutusea jaoks, mitte monotoonse suhte. Avaldatud korrosiooniandmeid on kasutatud optimaalse 316 kesta seinapaksuse arvutamiseks maksimaalse kasutusea jaoks 95-kraadise deioniseeritud vee juures 10 W/cm², mis on suurusjärgus 1,4 mm. Vähem kui 1,0 mm korrosioonivarust ei piisa. Rohkem kui 1,8 mm korral domineerib lisamaterjalis kõrgema pinnatemperatuuri tõttu suurenenud korrosioon.
Maksimaalne soovitatav seinapaksus deioniseeritud veega hooldamiseks
Järgmises tabelis on soovitatud maksimaalselt 316 ümbrise seina paksust elektriliste sukelsoojendite jaoks kõrge puhtusastmega deioniseeritud vee kasutamisel. Väärtused kehtivad pideva töö, hapnikusisalduse < 100 osa miljardi kohta ja takistuse kohta, mis on > 1 megaohm{5}}sentimeeter. Korrosioonikiirus võib olla suurem ja seetõttu tuleks kasutada kõrgema hapnikusisaldusega või madalama puhtusega süsteeme ja õhemaid seinu.
Deioniseeritud vee temperatuur Soovitatav vattitiheduse vahemik Maksimaalne soovitatav 316 kesta seina paksus Eeldatav kasutusiga maksimaalse paksuse juures Tõrkerežiim maksimaalse paksuse juures Alternatiivne soovitus 80–90 kraadi 8–12 W/cm2 1.8 mm pika elueaga 8–10 Act kasutusalad 80–90 kraadi 12–15 W/cm2 1.4 mm 6–8 aastat Korrosioon pluss termiline pinge Standardsoovitus 90–100 kraadi 6–10 W/cm2 1.6 mm 5–7 aastat Pinnadefektide tekkimine Vähendage vattihedust pikema eluea tagamiseks
90–100 kraadi 10–12 W/cm² 1,2 mm 4–6 aastat Üldine korrosioon Kõige tüüpilisem spetsifikatsioon 100–120 kraadi 4–8 W/cm² 1,2 mm 3–5 aastat Kiirendatud korrosioon Võtke arvesse titaankest
100–120 kraadi 8–10 W/cm² 1,0 mm 2–3 aastat Korrosiooniväsimus Soovitatav täiustatud sulam
>120 kraadi<5 W/cm² Not advisable Unpredictable Sudden localised corrosion Use titanium or alloy C-276
Deioniseeritud vee rakenduste puhul, mille temperatuur on üle 100 kraadi, peaksid insenerid tõsiselt kaaluma roostevaba terase 316 asemel titaani või kõrge -niklisulami (nt sulam 22) kasutuselevõttu. Titaanil on kõrge temperatuuriga de-ioniseeritud vees korrosioonikiirus kaks suurusjärku alla 316. See võimaldab pikendada õhemate seinte kasutusiga. Titaani kõrgemat esialgset maksumust kompenseerib sageli harvem asendamine ja metallilise saastumise oht tundlike toimingute korral.
Disainis tehtud muudatused kasutusea pikendamiseks ilma toruseina paksust suurendamata
Kui mehaanilistel põhjustel (nt survepiirang või vibratsioonikindlus deioniseeritud veega rakenduses) on vaja paksu 316 kesta, on kolm konstruktsiooni reguleerimist, mis võivad kompenseerida kõrgema pinnatemperatuuri tõttu kiirenenud korrosiooni. Esimene ja kõige tõhusam on vattiheduse minimeerimine. Mantli välispinna temperatuuri langus ligikaudu 10–15 kraadi võrra vattiheduse vähendamisel 12 W/cm²-lt 6 W/cm²-le toob kaasa korrosioonikiiruse vähenemise 30–40%. Kompromiss seisneb selles, et sama üldise võimsuse saamiseks vajate pikemaid või suuremaid kütteseadmeid. Teine muudatus on mantli pinna passiveerimine pärast selle valmistamist. Lämmastikhappe või sidrunhappe passiveerimistöötlus kõrvaldab vaba raua ja pinna lisandid, et luua ühtlasem ja stabiilsem passiivne kate, mis on korrosioonile vastupidav. Kontrollitud katsetes näitasid passiveeritud 316 kestad korrosioonimäärasid, mis on 20-30% madalamad kui passiveerimata proovidel deioniseeritud vees. Kolmas muudatus on veekeemia kontroll. Hoidke lahustunud hapnikku alla 5 osa miljardi kohta. Selle saavutamiseks kasutage lämmastikuga katmist või vaakumdegaseerimist. See vähendab katoodreaktsiooni kiirust ja pärsib korrosiooni. Kuid väga madal hapnikutase võib põhjustada ka passiivse kile ebastabiilsust. Seega on parim piiratud aken 5–50 osa miljardist. Need reguleerimised ei ole enamiku deioniseeritud veesüsteemide puhul võimalikud ja seina paksuse reguleerimine on peamine vahend korrosiooniea kontrollimiseks. Selle asemel, et valida seina paksus mehaaniliste reeglite järgi, peaksid insenerid teavitama küttekeha tootjat nõutavast kasutuseast ja taotlema arvutatud korrosioonivaru, mis põhineb eeldataval töötemperatuuril ja vattihedusel.
