Pie kādas konkrētas sērskābes koncentrācijas un temperatūras kombinācijas 2,0 milimetru 316 nerūsējošā tērauda apvalkam ir nepieciešams samazinājums zem 5 vatiem uz kvadrātcentimetru, lai novērstu aktīvo koroziju metāla kodināšanas vannās?
Atstāj ziņu
Procesu inženieri, kas būvē elektriskos iegremdēšanas sildītājus metāla kodināšanas vannām tērauda rūpnīcās un metālapstrādes rūpniecībā, saskaras ar vienu no bargākajiem apstākļiem 316 nerūsējošā tērauda apvalkiem, saskaroties ar sērskābi ekstremālās temperatūrās. Kodināšanas vannas parasti tiek darbinātas 60 līdz 90 grādu temperatūrā un sērskābes koncentrācijā no 10 līdz 25 %, bieži vien ar izšķīdušiem dzelzs sāļiem, kas vēl vairāk sarežģī korozijas izturēšanos. Sienas biezums 2,0 mm bieži tiek izvēlēts, lai nodrošinātu koroziju un nodrošinātu mehānisku noturību pret vannas turbulenci un saskari ar apstrādājamo priekšmetu. Tomēr, strādājot ar normālu vatu blīvumu 8-12 W/cm2, apvalka virsmas temperatūra ir par 20–40 oC augstāka nekā lielapjoma vannas temperatūra, kā rezultātā apvalks var nonākt aktīvās korozijas režīmā ar korozijas ātrumu, kas pārsniedz 5 mm gadā. Šajā rakstā mēs identificējam piemērojamās temperatūras un koncentrācijas kombinācijas, kurām 2,0 mm 316 apvalks ir jāsamazina zem 5 W/cm2, lai paliktu pasīvās korozijas režīmā.
316 Nerūsējošais tērauds sērskābē: pāreja no pasīvā uz aktīvo
30. pantā teikts, ka sērskābē 316 nerūsējošā tērauda pasīvā -aktīvā pāreja lielā mērā ir atkarīga no temperatūras un koncentrācijas. Pasīvajā režīmā korozijas ātrums ir < 0,2 mm yr−1. Aktīvajā režīmā likmes ir 5-20 mm gadā. Kodināšanas vannas apstākļu pārejas robeža atbilst noteiktai līknei. Pārejas temperatūra par 10 procentiem. sērskābe ir aptuveni 55 grādi C. Pie 15% ir 45 grādu pāreja. Pie 20% tas nokrītas līdz 38 grādiem. Tas paaugstinās līdz 32 grādiem . - 25%. Sildītājam lielapjoma vannā 70 grādu temperatūrā ar 15% sērskābi, tilpuma stāvoklis vien jau pārsniedz 45 grādu pārejas temperatūru — vanna ir aktīvi kodīga pret 316 bez siltuma plūsmas . 316 nav piemērota šādos apstākļos neatkarīgi no sienas biezuma vai vatu blīvuma. Tomēr daudzas kodināšanas vannas atrodas pārejas zonā, kur tilpuma apstākļi ir pasīvi, bet paaugstinātā apvalka virsmas temperatūra siltuma plūsmas ietekmē iespiež apvalku aktīvajā režīmā. Temperatūras pieaugums no tilpuma līdz apvalka virsmai ir aptuveni 25–30 grādi apvalkam 2,0 mm pie 10 W/cm². Masas vanna 40 grādu temperatūrā ar 15% skābi (pasīva) rada apvalka virsmas temperatūru 65-70 grādu robežās, kas pārsniedz 45 grādu pāreju, tāpēc apvalka virsmā notiek aktīva korozija, neskatoties uz to, ka tilpuma vanna ir pasīva.
Kritiskie samazināšanas sliekšņi 2,0 milimetru apvalks
Nepieciešamības samazināšana no korozijas testēšanas 316 paraugiem temperatūrā un koncentrācijās, kas piemērotas kodināšanas vannām, ir šādas. Apvalks ar 2,0 mm sienu. Vērtības ir maksimālais vatu blīvums, kas uztur apvalka virsmas temperatūru vismaz par 5 grādiem zem pasīvās -aktīvās pārejas temperatūras konkrētajai tilpuma koncentrācijai.
Masveida sērskābes koncentrācija Lielapjoma vannas temperatūra Pasīvā-Aktīvā pārejas temperatūra pie šīs koncentrācijas Maksimālā apvalka virsmas temperatūra (pāreja – 5 grādi drošības rezerve)Maks. Pieļaujamais vatu blīvums 2,0 mm. Apvalks ieteicamā darbība 10% 30 grādi 55 grādi 50 grādi 12 W/cm² Drošs ar standarta vatu blīvumu
10% 40 grādi 55 grādi 50 grādi 6 W/cm² 10% 45 grādi 55 grādi 50 grādi 3 W/cm2 robežvērtība; Apsveriet sakausējuma uzlabošanu par 10% Virs 48 grādiem 55 grādiem 50 grādiem Nav iespējams Titāns vai sakausējums 20
15% 25oC 45oC 40oC 10 W/cm2 Drošs mērenā vatu blīvumā
15% 30 grādi 45 grādi 40 grādi 6 W/cm² Nepieciešams samazināt
15% 35 grādi 45 grādi 40 grādi 2 W/cm2 Nepraktiski mainīt sakausējumu
15% Virs 38 grādiem 45 grādi 40 grādi Nav iespējams 316 nav praktiski
20% 20 grādi 38 grādi 33 grādi 8 W/cm² Drošs ar zemu vatu blīvumu
20% 25C 38C 33C 4 W/cm2 Būtisks samazinājums 20% Virs 28C 38C 33C Nav iespējams 316 nav piemērots
25% <25°C 32°C 27°C <3 W/cm² 316 not recommended
25% > 25 grādi 32 grādi 27 grādi Nav iespējams Izmantojiet 20 sakausējumu vai titānu
Tipiskai kodināšanas vannai ar 15% sērskābi un 35 grādu tilpuma temperatūru 2,0 mm 316 apvalkam jābūt 2 W/cm2 vai mazākam, lai novērstu aktīvu koroziju. Pie šāda vatu blīvuma sildītājs būtu nepraktiski garš sildītājs ar vidējo jaudu 10-20 kW. Tātad 316 nav piemērots šim pakalpojumam. Inženieriem vajadzētu apsvērt iespēju izmantot Alloy 20 (Carpenter 20) vai Alloy 825, kuriem abiem ir pasīvās un aktīvās pārejas temperatūra par 30–50 grādiem augstāka par 316 sērskābē.
Dizaina izmaiņas, lai novērstu aktīvu koroziju bez pazemināšanas
Ja kodināšanas vannas apstākļi ir tuvu pārejas robežai un 2,0 mm 316 apvalks jau ir vai ir nepieciešams, trīs konstrukcijas pielāgojumi var izvairīties no aktīvas korozijas, nepazeminot vatu blīvumu zem praktiskām robežām. Pirmais ir uzlabot skābes cirkulāciju pa apkures virsmu. Turbulentā plūsma ar ātrumu 1–2 m/s samazina apvalka virsmas temperatūras paaugstināšanos no 25–30 līdz 10–15 grādiem, kas var neļaut apvalkam sasniegt pārejas punktu. Otrā izmaiņa ir vannā pievienot oksidētāju. Nelielas dzelzs jonu vai ūdeņraža peroksīda piedevas var novirzīt pasīvo{12}}aktīvo pāreju uz augstāku temperatūru par 10-20 °C, atgriežoties pie pasīvās darbības. Trešā izmaiņa ir divējāda -vatu blīvuma sildītāja konstrukcija, kurai ir zemāks jaudas blīvums vannas apakšējā daļā ar visaugstāko temperatūru stratifikācijas dēļ. Lielākajai daļai kodināšanas vannas lietojumu inženiertehniskais risinājums ir uzlabot no 316 uz izturīgāku sakausējumu. Parasti izmaksu atšķirība starp 2,0 mm 316 apvalku un tāda paša izmēra Alloy 20 apvalku ir 30-50%, bet kalpošanas laiks uzlabojas no mēnešiem līdz 5-10 gadiem. Norādot sildītājus kodināšanas vannām, inženieriem ir jāsniedz piegādātājam viss vannas sastāvs, temperatūras diapazons un paredzamā turbulences pakāpe. Ja ražotājs iesaka 316 15% sērskābei 50 grādos un nerunā par degradāciju vai aktīvās korozijas iespējamību, viņš nesniedz kompetentu padomu. Pāreja no pasīvās uz aktīvo koroziju sērskābē ir ātra un nesaudzīga. 2,0 mm apvalks, kas aktīvās korozijas rezultātā zaudē 5 mm/gadā, perforēsies mazāk nekā 5 mēnešos. Novērtēšana<5 W/cm 2 is seldom feasible for commercial pickling baths, therefore alloy upgrade remains the only reliable remedy for most applications.
