Kui suur on 5% naatriumhüpokloriti lahuses temperatuuril 40 kraadi Celsiuse järgi töötava elektrilise sukelsoojendi minimaalne soovitatav 316 roostevabast terasest ümbrise seina paksus valgendi tootmiseks?
Jäta sõnum
Keemiliste protsesside insenerid, kes ehitavad naatriumhüpokloriti tootmiseks, valgendi tootmiseks ja veetöötluse desinfitseerimiseks mõeldud elektrilisi sukelsoojendeid, kogevad roostevaba terase 316 kasutamisel ümbrise materjalina olulisi takistusi. Naatriumhüpoklorit on võimas oksüdeerija ja kõrge -pH-ga lahus, mis hävitab agressiivselt palju metalle. 316. Roostevaba teras on molübdeeni olemasolu tõttu vastupidavam kui 304, kuid see on siiski vastuvõtlik punktkorrosioonile, pragude korrosioonile ja pingekorrosioonipragudele, eriti äärmuslikel temperatuuridel ja hüpokloriti kasutamisel. Mantli seinapaksus reguleerib korrosioonivaru ja, mis veelgi olulisem, aega, mis kulub lokaalseks auguliseks seina imbumiseks. Selles artiklis on esitatud minimaalne soovitatav seinapaksus 316 ümbrise jaoks lahjendatud naatriumhüpokloriti kasutamisel, tuginedes avaldatud korrosiooniandmetele ja valgendi tootmisega seotud kogemustele.
Roostevaba terase 316 korrosioonimehhanismid naatriumhüpokloriti lahuses
Naatriumhüpoklorit (NaOCl) on tugev oksüdeeriv aine, mis säilitab 316 roostevaba terase passiivse kile optimaalsetes tingimustes. Kuid mitmed tingimused soodustavad lokaliseeritud rünnakut. Hüpokloriti ioon on kloriidi -sisaldav oksüdeeriv aine ja pakub seega samaaegselt agressiivset kloriidaniooni ja oksüdatiivset potentsiaali, mis on vajalik passiivse kile lagundamiseks. 316 aukude eemaldamine võib toimuda kiirusega 0,5–2,0 mm aastas, kui kontsentratsioon on > 1 % ligipääsetavast kloorist ja temperatuur > 35 kraadi. Punktid on väga lokaliseeritud, süvendid ulatuvad kuude jooksul 1 mm sügavuseni, mõjutamata auke ümbritsevaid alasid vähe. Ühest sügavast süvendist sukelküttekeha ümbrises piisab seina purustamiseks, mis põhjustab protsessivedeliku läbitungimist, elektrikatkestust ja hüpokloritilahuse saastumist lagunemist katalüüsivate metalliioonidega. Üldine korrosioonimäär on tavaliselt madal<0.05 mm/year, such that wall thickness is destroyed mostly by pitting not by uniform thinning. This means that raising the wall thickness will only help to a limited extent, because a pit developing in a localised weak area will penetrate a 2.0 mm wall only slightly slower than a 1.0 mm wall. The real metric is not the average thickness, but the lack of surface defects and residual stresses, which are the locations of pit initiation.
Seina paksuse mõju aukude läbitungimisajale
Pärast kaevu teket on süvendite läbitungimiskiirus antud hüpokloritisisalduse ja temperatuuri juures ligikaudu konstantne. Sukeldamiskatsete tulemused 5% NaOCl lahuses 40 kraadi juures näitavad 316 poleeritud proovide puhul süvendite teket 200–500 tunni pärast. Kui süvendid on rajatud, kasvavad 0,03–0,08 mm päevas –1 (umbes 0,9–2,4 mm kuus –1). Selle kiirusega läbistatakse seina paksus 1,0 mm 13–33 päeva jooksul alates kaevu tekkimisest. 2,0 mm sein peaks vastu 22-67 päeva alates initsieerimisest. Kasutusaeg on initsiatsiooniaja ja levimisaja summa. Kogu eluiga on umbes 200–500 tundi{22}} päeva 1,0 mm paksuse ümbrise puhul või umbes 20–50 päeva. Kogu eluiga 2,0 mm kesta puhul on 200–500 tundi + 22–67 päeva või ~30–80 päeva. Paksem sein lisab elueale vaid 10-30 päeva, mis on materjali lisakulude ja termilise karistuse osas väike paranemine. Nende lühikese kasutusea tõttu on 316 harva ette nähtud pidevaks sukeldamiseks naatriumhüpokloriti, mille kontsentratsioon on suurem kui 1% ja 30 kraadi. Kui on vaja pikendada kasutusiga, tuleb kasutada mõnda muud materjali, näiteks titaani või spetsiifilisi sulameid.
Hüpoklorititeenuse minimaalse seinapaksuse soovitused
Järgmises tabelis on näidatud naatriumhüpokloritiga töötavate elektriliste sukelsoojendite minimaalsed soovitatavad kestaseina paksused. Väärtused põhinevad pideval tööl, süsteemi heal konstruktsioonil, et minimeerida pragude ja seiskumise võimalust, ning suhteliselt piiratud kasutusiga, mida mõõdetakse pigem nädalates või kuudes kui aastates.
Saadaval oleva kloori kontsentratsiooniga lahuse temperatuur Eeldatav aukude tekkimise määr (pärast initsieerimist) Minimaalne soovitatav seinapaksus 316 minimaalne paksus – kogu kasutusiga Alternatiivne soovitus
1–2% 20–30 kraadi 0,5–1,0 mm/kuus 1,6 mm 2–4 kuud Eelistatav marginaalne titaan
1 – 2% 30 – 40 o C 0,8 – 1,5 mm/kuus 2,0 mm 1,5 – 3 kuudTitaan on hea valik
2–5% 20–30 kraadi 0,8–1,5 mm/kuus 2,0 mm 1,5–2,5 kuud Titaan on vajalik töökindlaks teeninduseks
2–5% 30–40 kraadi 1,2–2,0 mm/kuus 2,5 mm 1–2 kuud Vajalik titaan 5–10% 20–30 kraadi 1,5–2,5 mm/kuusEi soovitata < 1 kuu Kasutage titaani või sulamit C-276
Igasugune kontsentratsioon Üle 40 kraadi 2,0–4,0 mm/kuus Nädalad Pole soovitatav Titaanist või mitte{3}}metallist kuumutamine
Perioodiline või perioodiline hooldus Igasugune temperatuur kuivamise tõttu madalam 1,2–1,6 mm Muutuv Vastuvõetav mittekriitiliste rakenduste jaoks
316 roostevaba teras on halb valik naatriumhüpokloriti kasutamiseks, mille kontsentratsioon on üle 2% või 30 °C, sõltumata seina paksusest. Selle lühike kasutusiga ja kiire kahjustuse võimalus muudavad selle oluliste protseduuride jaoks sobimatuks. Titaan (2. või 7. klass) demonstreerib suurepärast vastupidavust korrosioonikiirusega naatriumhüpokloritile<0.01 mm/year at high concentrations and temperatures. The higher initial cost of titanium – generally 3-5 times that of 316 – is rapidly repaid through prolonged service life and less maintenance.
Konstruktsiooni muudatused hüpoklorititeenuse 316 kesta eluea parandamiseks
Kui lahjendatud hüpokloriti hoolduseks on kulude või materjali saadavuse tõttu vaja 316, võib neli konstruktsiooni kohandamist pikendada kasutusiga üle tabelis toodud numbrite.. 1. Säilitage hüpokloriti pH väärtus üle 11. Naatriumhüpokloriti lahused, mille pH on alla 11, lagunevad kiiremini ja on roostevaba terase suhtes vaenulikumad. Automaatne pH reguleerimine koos söövitava ainega väheneb 50{10}}70%. Teine reguleerimine on muuta ümbrise pind võimalikult siledaks. Elektropoleeritud 316 < 0,2 mikronit pinnaviimistlus Ra on vahustatud materjaliga võrreldes madalam, mille tulemuseks on initsiatsiooniaja pikenemine suhtega 2-4. Viimane muudatus on töötada madalaima võimaliku vattihedusega. Vattiheduse vähendamine 10 W/cm2-lt 5 W/cm2-le vähendab ümbrise pinna temperatuuri 10-15 oC ja punktide moodustumist ~30-40% temperatuuritundlikul režiimil 30-50 oC. Neljas muudatus on ümbrise pinna perioodiline puhastamine, et eemaldada setted, mis tekitavad pragusid. Iganädalane veega või lahjendatud happega pesemine võib oluliselt pikendada kasutusiga. Enamiku tööstuslike pleegitusrakenduste puhul ei piisa neist muudatustest, et muuta 316 usaldusväärseks materjaliks. Kui küttekeha tuleb kasta naatriumhüpokloriti kauemaks kui perioodiliseks kasutamiseks, peaksid insenerid määrama titaankatted. Ühe 316 kütteseadme rikke maksumus, sealhulgas väljundvõimsuse kadu, lahuse saastumine ja remonditööjõud, on tavaliselt suurem kui titaani lisakulu. Hüpoklorititeenuse määramisel lisage alati tegelik kontsentratsioon, temperatuur ja eeldatav igapäevane tööaeg. Tarnija, kes soovitab 316 hüpokloriti pidevaks hoolduseks üle 2% kontsentratsiooniga, mainimata selle materjali piiranguid, ei paku pädevat insenerinõu. Juhtudel, kui titaan on liiga kallis, võib kaaluda muid küttemeetodeid, näiteks välise paagi soojendamist titaansoojusvaheti või auru sissepritsega, mis ei hõlma metalli otsest kokkupuudet vaenuliku hüpokloriti lahusega.
