Pie kādas īpašas hlorīda koncentrācijas un apvalka virsmas temperatūras kombinācijas 1,6 milimetru 316 nerūsējošā tērauda apvalks pāriet no pasīvās uz aktīvo punktveida koroziju atmosfēras uzglabāšanas tvertnes apkures pakalpojumā?

Procesu inženierim, kas ir atbildīgs par elektriskiem iegremdējamiem sildītājiem atmosfēras uzglabāšanas tvertnēs, kurās ir hlorīdu saturoši šķīdumi, piemēram, saražotais ūdens, atsāļošanas notekūdeņi un rūpnieciskās mazgāšanas ūdens, atšķirība starp pasīvo un aktīvo punktu koroziju ir atšķirība starp 316 nerūsējošā tērauda apvalku, kas kalpo desmit gadus vai desmit nedēļas. Bet apstākļi gaisa uzglabāšanas tvertnēs ir statiski vai lēni kustīgi ar mainīgu hlorīda koncentrāciju iztvaikošanas un noslāņošanās dēļ, turpretim nepārtrauktas plūsmas sistēmās svaigs šķīdums pastāvīgi saskaras ar apvalku. Tipisks sienas biezums ir 1,6 mm. Tas ir kompromiss starp mehānisko izturību un praktisko siltuma pārnesi. Kritiskā punktu veidošanās temperatūra un kritiskā hlorīda koncentrācija 316 nav statiski skaitļi, bet mijiedarbojas ar apvalka virsmas temperatūras paaugstināšanos, ko izraisa pielietotais vatu blīvums. Šajā rakstā ir parādīta hlorīda koncentrācija un apvalka virsmas temperatūra, pie kuras 1,6 mm siena mainās no pasīvās (korozijas ātrums<0.05 mm/year) to active pitting (penetration within months).

Kritiskā punktveida temperatūra un mijiedarbība ar hlorīdu
316 nerūsējošā tērauda kritiskā punktu veidošanās temperatūra noteiktā hlorīda koncentrācijā ir temperatūra, kurā stabilas bedrītes var veidoties kodolos un augt. Zem šīs temperatūras pasīvā plēve paliek neskarta, un korozijas rādītāji ir nenozīmīgi. Tās ir apgrieztas attiecības. Jo augstāka ir hlorīda koncentrācija, jo zemāka ir kritiskā punktu veidošanās temperatūra. Kritiskā kauliņu veidošanās temperatūra ir aptuveni 80 oC 100 ppm hlorīda. 1000 ppm hlorīda tas pazeminās līdz 55 grādiem. Pie 5000 ppm hlorīda tas pazeminās līdz 35 C. Pie 10 000 ppm hlorīda (1% NaCl) kritiskā punktu veidošanās temperatūra ir aptuveni 25 grādi. Siltuma plūsma no iegremdējamiem sildītājiem izraisa apvalka virsmas temperatūru par 15–40 grādiem virs tvertnes temperatūras. Tvertnes apvalka virsmas temperatūra pie 40 grādiem ar 8 W/cm² sildītāju var būt 60–70 grādi. Ja hlorīda koncentrācija tvertnē ir 1000 ppm, tiek pārsniegta kritiskā 55 grādu temperatūra un bedru veidošanās sāksies nedēļu laikā. Laiku līdz perforācijai, kad sākas bedrīšu veidošanās, nosaka sienas biezums 1,6 mm, kas ar tipisku izplatīšanās ātrumu 0,5–2,0 mm mēnesī nozīmē neveiksmi 1–3 mēnešos.

1,6 milimetru apvalka kritiskās pārejas sliekšņi
Iegremdēšanas testi ar 316 paraugiem ar virsmas pulēšanas īpašību sildītāju apvalkiem, kas raksturīgi slīdētiem sildītājiem, ir radījuši šādus pārejas sliekšņus 1,6 mm sienai ar vatu blīvumu 6–10 W/cm2. Paredzams, ka lielapjoma tvertnes temperatūra būs par 10–20 grādiem zemāka par apvalka virsmas temperatūru.

Hlorīda koncentrācija (ppm) Kritiskā punktveida temperatūra 316 (grādi) Minimālā apvalka virsmas temperatūra pasīvai{1}}uz-aktīvai pārejai Droša tilpuma tvertnes temperatūra 1,6 mm apvalkam pie 8 W/cm2 Virs paredzamā kalpošanas laika Pāreja
< 100 ppm < 80°C 80°C < 65°C 5-10 years 100 - 500 ppm 65 - 80°C 65 - 80°C < 50 - 65°C 2-5 years 500 - 1,000 ppm 55 - 65°C 55 - 65°C < 40 - 50°C 1-2 years 1,000 - 2,000 ppm 45 - 55°C 45 - 55°C < 30 - 40°C 6-12 months 2,000 - 5,000 ppm 35 - 45°C 35 - 45°C < 20 - 30°C 3-6 months 5,000 - 10,000 ppm 25 - 35°C 25 - 35°C < 10 - 20°C 1-3 months
>10 000 ppm< 25 °CBelow 25 degrees CNot safe regardless of temperature Weeks to months
Uzglabāšanas tvertnei ar tilpuma temperatūru 50 ° C un 1,6 mm apvalku pie 8 W/cm 2 apvalka virsmas temperatūra ir aptuveni 65–70 ° C. Hlorīda koncentrācijai jābūt mazākai par 500 ppm, lai tā paliktu virs kritiskās punktveida temperatūras. Aktīva bedri sāksies dažu nedēļu laikā pie izšķirošā 55 grādu līmeņa ar hlorīda līmeni 1000 ppm un virsmas temperatūru. Ja hlorīda saturs tvertnē ir lielāks par 2000 ppm, 316 nav piemērots nevienā praktiskā tilpuma temperatūrā, jo apvalka virsmas temperatūra, kas nepieciešama, lai radītu pat nelielu siltuma plūsmu, pārsniegs punktu veidošanās kritisko temperatūru.

1,6 milimetru apvalka drošas darbības aploksnes matrica
Zemāk esošajā tabulā ir norādīta maksimālā drošā tilpuma tvertnes temperatūra 1,6 mm 316 apvalkam pie dažādiem vatu blīvumiem un hlorīda koncentrācijām. Šīs vērtības nodrošina, ka apvalka virsmas temperatūra ir vismaz par 5 grādiem zemāka par kritisko punktu veidošanās temperatūru šai hlorīda koncentrācijai.

Hlorīda koncentrācija (ppm) APVALKA VIRSMAS TEMPERATŪRA APVALKA VIRSMAS TEMPERATŪRA APVALKA VIRSMAS TEMPERATŪRA (5 W/cm2) (8 W/cm2) Maksimāli droša Maksimālā drošā Maksimālā drošāMaksimālā drošā tilpuma temperatūra 12 W/cm²
Zem 100 ppm 75 grādi 65 grādi 60 grādi 50 grādi 100 - 250 ppm 70 grādi 60 grādi 55 grādi 45 grādi 250 - 500 ppm 65 grādi 55 grādi 50 grādi 40 grādi 500 - 750 ppm 30 - 50 grādi 50 grādi 50 grādi 50 grādi 1000 ppm 55 grādi 45 grādi 40 grādi 30 grādi 1000 - 1500 ppm 50 grādi 40 grādi 35 grādi 25 grādi 1500 - 2000 ppm 45 grādi 35 grādi 30 grādi 20 grādi
2000ppm Nav drošs Nav drošs Nav drošs Nav drošs
Ja aprēķinātā apvalka virsmas temperatūra ir augstāka par kritisko punktu veidošanās temperatūru ziņotajam hlorīda saturam, tad jebkurā pielietojumā nav iespējams izvairīties no punktveida defekta. 1,6 mm sieniņu biezums nodrošina zināmu izplatīšanās laiku, tomēr jāuzskata, ka sildītājam ir ierobežots, paredzams kalpošanas laiks mēnešos, nevis gados.

Izmaiņas dizainā, lai izvairītos no pārejas ar bedrēm
Netālu no procesa apstākļu pasīvās uz aktīvās pārejas robežas var īstenot trīs konstrukcijas modifikācijas, lai izvairītos no bedru veidošanās, nemainot apvalka materiālu vai sienas biezumu. Pirmais ir samazināt jaudas blīvumu. Samazinot apvalka virsmas temperatūru par 15–25 grādiem pie 5 W/cm², nevis 10 W/cm², aktīvais režīms var mainīties uz pasīvo režīmu. Otrā izmaiņa ir palielināt cirkulāciju visā apvalka virsmā. Neliels maisītājs vai cirkulācijas sūknis var samazināt apvalka virsmas temperatūras pieaugumu par 40-60%, saglabājot apvalku zem kritiskā sliekšņa pat pie mērena vatu blīvuma. Nākamā izmaiņa ir pievienot korozijas uzraudzības zondi, niecīgu 316 kuponu, kas elektriski savienots ar sildītāja apvalku. Straujš galvaniskās strāvas pieaugums nozīmē aktīvas punktveida veidošanās sākumu un agrīnu brīdinājumu par apvalka iespiešanos. Ja hlorīda koncentrācija tvertnē mainās iztvaikošanas vai partijas maiņas dēļ, inženieriem ir jānorāda 316L ar augstāku pretestības pretestību līdzvērtīgam skaitlim un jāapsver jaunināšana uz nerūsējošā tērauda 317 (3,5% molibdēna) vai sakausējumu 825, lai nodrošinātu uzticamu ilgtermiņa servisu. Izturīgāka sakausējuma papildu izmaksas parasti ir mazākas nekā izmaksas, kas rodas, ja uzglabāšanas tvertnē rodas viens defekts, tostarp produkta piesārņojums, tvertnes iztukšošana un sildītāja nomaiņa. • Norādot sildītājus hlorīdu saturošām uzglabāšanas tvertnēm, vienmēr izmēra faktisko hlorīda koncentrāciju prognozētajā darba temperatūrā. Aprēķiniet apvalka virsmas temperatūru pie ieteicamā vatu blīvuma. Ilgstošai lietošanai ar 1,6 mm 316 apvalku ieteicams izmantot drošības buferi vismaz 10 grādus zem kritiskās punktveida temperatūras.