در چه ترکیب خاصی از غلظت آب نمک و دمای سطح غلاف، یک غلاف فولادی ضد زنگ 1.2 میلی متری 316 هر سه ماه یکبار در سرویس هیتر تبرید دریایی نیاز به تعویض دارد؟

یکی از چالش برانگیزترین شرایط خوردگی برای غلاف های فولادی ضد زنگ 316، ترکیب میعانات پر نمک و عملکرد چرخه ای برای مهندسین تبرید دریایی مسئول گرم کننده های یخ زدایی در اتاق های فریزر، ظروف ذخیره سازی سرد و تاسیسات پردازش غذاهای دریایی است. بخاری های یخ زدایی تبرید دریایی در محیطی کار می کنند که سطوح کلرید ناشی از اسپری آب شور، نشت آب نمک و تبخیر میعانات می تواند به 50000-150000 ppm برسد که بسیار بالاتر از استانداردهای صنعتی معمولی است. ضخامت دیوار رایج برای این بخاری ها 1.2 میلی متر است به دلیل محدودیت فضا و نیازهای پاسخ حرارتی. با این حال، برای برخی از جفت‌های غلظت آب نمک و دمای سطح غلاف، نفوذ حفره‌ای می‌تواند در کمتر از سه ماه انجام شود و نیاز به تعویض مکرر و پرهزینه دارد. این مقاله حدود دقیقی را توصیف می‌کند که در آن یک غلاف 316 با ضخامت 1.2 میلی‌متر از حد عمر سه ماهه در سرویس بخاری تبرید دریایی فراتر می‌رود.

خوردگی حفره ای 316 در آب نمک با غلظت بالا در دمای یخ زدگی
بخاری های یخ زدایی تبرید دریایی چگونه کار می کنند؟ بخاری های یخ زدایی وقتی برق می زنند، یخ را ذوب می کنند که روی کویل های اواپراتور جمع می شود. دمای سطح غلاف معمولاً در طول چرخه‌های یخ‌زدایی به ۱۵۰-250 درجه افزایش می‌یابد که در محیط آب نمک با سطوح کلرید 30000 ppm (آب دریا) تا بیش از 150000 ppm (آب نمک غلیظ تبخیر شده) باشد. در چنین غلظت کلرید بالا، دمای بحرانی حفره 316 به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در آب شور (30000 ppm کلرید) دمای بحرانی حفره 25 درجه است . 50000 ppm تا 15 درجه کاهش می یابد. در 100000 ppm دمای بحرانی به زیر صفر درجه می رسد، بنابراین حفره شدن در هر دمای بالاتر از نقطه انجماد اتفاق می افتد. برای یک بخاری یخ زدایی، دمای سطح غلاف در سرویس 150-250 درجه است، که در هر غلظتی بسیار بیشتر از دمای بحرانی حفره است. ایجاد حفره در چند ساعت پس از اولین مواجهه شروع می شود. پس از شروع، سرعت انتشار گودال در آب نمک گرم و کلرید بالا بسیار سریع است، به طور متوسط ​​2-5 میلی متر در ماه در دمای 50 درجه و 5-10 میلی متر در ماه در 80 درجه. در این حالت غلاف 1.2 میلی متری 1-3 هفته پس از شروع چاله نفوذ می کند. عمر مفید سه ماهه تنها زمانی محقق می شود که بخاری گهگاه با دورهای طولانی مدت استفاده شود، که اجازه می دهد آب نمک خشک شود و مدت زمان آن را در شرایط خورنده کاهش می دهد.

ترکیبات دمای بحرانی آب نمک سه ماهه
داده‌های خرابی میدانی برای سیستم‌های تبرید دریایی و آزمایش‌های آزمایشگاهی تسریع شده نمونه‌های غلاف 1.2 میلی‌متری 316 در آب نمک غلیظ، ترکیب‌های زیر را از غلظت آب نمک و دمای سطح غلاف نشان می‌دهد که منجر به حداکثر عمر مفید سه ماهه می‌شود.

غلظت کلرید آب نمک (ppm) دمای حفره‌ای بحرانی این دمای سطح غلاف غلظت در طول سرعت انتشار گودال یخ‌زدایی (میلی‌متر/ماه) دمای غلاف تا 1.2 میلی‌متر نفوذ پس از شروع، عمر کل سرویس (شروع{1}} بالا + انتشار) 30000-30,000 (آب دریا)40،{7}}،000 10 - 20 درجه 150 - 200 درجه 4 - 7 میلی‌متر/ماه 0.2 - 0.3 ماه 0.3 - 0.5 ماه 60،{14}}،000 5 - 10 درجه 150 - 200 درجه 5 - 8 میلی‌متر/ماه 0.15 - 0.25 ماه 0.15 - 0.25 ماه 0.25 - 0.4 150 - 200 درجه 6 - 10 میلی‌متر/ماه 0.12 - 0.2 ماه 0.2 - 0.3 ماه 20 - 25 درجه 150 - 200 درجه 3 - 5 میلی‌متر/ماه 0.3 - 0.4 ماه 0.5 - 1 ماه
بیش از 100000 زیر 0 درجه 150 - 200 درجه 8 - 15 میلی متر در ماه 0.08 - 0.15 ماه 0.1 - 0.2 ماه
زمان‌های سوراخ‌کاری نظری برای یک غلاف 1.2 میلی‌متری 316 در غلظت‌های متوسط ​​آب نمک تبرید دریایی (30000 تا 50000 ppm) در حد 2 تا 4 هفته است. عمر مفید سه ماهه، در واقع، تنها در صورتی امکان پذیر است که بخاری به ندرت مورد استفاده قرار گیرد، مثلاً 4 تا 6 دوره یخ زدایی در روز، که هر کدام 10 تا 20 دقیقه طول می کشد. دوره خوردگی واقعی فقط 60-120 ساعت است، اما قرار گرفتن در معرض کلی در دمای افزایش یافته 1-2 ساعت در روز است که عمر تقویمی 2-4 ماه را می دهد. معیار جایگزینی سه ماهه زمانی برآورده می شود که کل زمان قرار گرفتن در معرض خوردگی تقریباً 100 تا 200 ساعت باشد.

عمر سرویس سه ماهه پاکت عملیاتی ایمن
جدول زیر حداکثر ساعات یخ زدایی تجمعی ایمن در هفته را برای یک غلاف 1.2 میلی متری 316 در سرویس تبرید دریایی مشخص می کند تا یک فاصله سه ماهه تعویض را فعال کند. مقادیر غلظت معمولی آب نمک در تنظیمات مختلف دریایی هستند.

محیط دریایی غلظت معمولی کلرید آب نمک (ppm) حداکثر ساعت یخ زدایی ایمن در هفته برای 3 ماه عمر چرخه های یخ زدگی معمولی در روز (15 دقیقه/چرخه) فاصله زمانی تعویض توصیه شده برای عملیات عادی
کویل‌هایی با تخلیه خوب، Open Ocean30,000 – 35،000 10 – 15 ساعت 6 – 8 چرخه (1.5 – 2 ساعت) 2 – 3 ماه
بندر ساحلی تبخیر متوسط ​​35000 - 50، 000 5 - 10 ساعت 6 - 8 چرخه (1.5 - 2 ساعت) 1 - 2 ماه
آبگوشت سرپوشیده 50000 – 80،000 3 – 5 ساعت 6 – 8 سیکل (1.5 – 2 ساعت) 3 – 6 هفته
زهکشی، ضعیف، آب نمک تبخیر شده 80000 – 1200001 – 3 ساعت 6 – 8 سیکل (1.5 – 2 ساعت) 2 – 4 هفته
آب نمک غلیظ بدون اجرا-بیش از 120000 کمتر از 1 ساعت 6-8 سیکل (1.5-2 ساعت) 1-2 هفته
یک سیستم تبرید دریایی معمولی که 8 چرخه یخ زدایی در روز را با 15 دقیقه در هر چرخه اجرا می کند (2 ساعت ذوب در روز، 14 ساعت در هفته) با غلاف 1.2 میلی متری 316 در شرایط اقیانوس باز (30000-35000 ppm) از حد مجاز هفتگی 10-15 ساعت فراتر می رود. تجربه میدانی نشان می دهد که عمر سرویس باید 2-3 ماه باشد. با افزایش غلظت آب نمک، عمر در هفته اندازه گیری می شود.

تغییرات طراحی که بیش از 3 ماه طول می کشد
هنگامی که یک غلاف 1.2 میلی متری 316 باید در خدمات تبرید دریایی استفاده شود و تعویض سه ماهه غیرقابل قبول باشد، چهار تنظیم طراحی می تواند عمر مفید را بهبود بخشد. بهترین و اولین کار افزایش زهکشی کویل پس از ذوب است. این کار آب نمک ایستاده را از بین می برد و زمان تماس غلاف با الکترولیت خورنده را کاهش می دهد. نصب شیب دار و تخلیه کامل تشتک های قطره ای می تواند طول عمر را 2 تا 3 برابر افزایش دهد. تغییر دوم کاهش دفعات و مدت زمان یخ زدایی است. یخ زدایی تقاضا (هنگامی که یخ شناسایی می شود) به جای یخ زدایی به موقع می تواند ساعات یخ زدایی را تا 50{18}}70% کاهش دهد. تغییر بعدی پوشاندن غلاف با یک پوشش محافظ است. پوشش‌های الکترولس نیکل یا فلوروپلیمر می‌توانند مانعی بین 316 و آب نمک ایجاد کنند و عمر را بین 3 تا 5 برابر افزایش دهند. با این حال، پوشش ها باید در دمای 200 درجه بدون تخریب زنده بمانند. چهارمین تغییر استفاده از آلیاژ مقاوم‌تر در حفره{36} است. تیتانیوم (درجه 2 یا درجه 7) عملاً در سرویس تبرید دریایی با دمای حفره‌ای بحرانی بالای 100 درجه حتی در 100000 ppm کلرید، مصون است. یک غلاف تیتانیومی (ضخامت دیواره 0.8 میلی متر) 10 تا 20 برابر بیشتر از غلاف 1.2 میلی متری 316 زنده می ماند. در سیستم های تبرید دریایی که بخاری باید با یخ زدایی و دسترسی به کویل تعویض شود، هزینه نیروی کار تعویض مکرر معمولاً بیشتر از تفاوت هزینه بین 316 و تیتانیوم است. مهندسانی که بخاری‌های یخ‌زدایی را برای تاسیسات دریایی جدید مشخص می‌کنند، باید برای هر کاربرد که در آن قرار گرفتن در معرض آب نمک اجتناب‌ناپذیر است، از تیتانیوم استفاده کنند. برای هیترهای فعلی 316، زهکشی فشرده و کاهش زمان یخ زدایی، عملی ترین راه برای افزایش عمر بیش از سه ماه است. آستانه جایگزینی سه ماهه یک مقدار تعیین شده نیست، بلکه نتیجه قابل پیش بینی محتوای آب نمک و ساعات یخ زدایی انباشته است. با ارزیابی هر دو مقدار، مهندسان ممکن است بازه‌های زمانی جایگزینی و زمان‌بندی تعمیر و نگهداری را پیش‌بینی کنند و از خرابی‌های یخ‌زدایی غیرمنتظره که منجر به انجماد سیم‌پیچ و توقف تبرید می‌شود، جلوگیری کنند.