در چه ترکیب خاصی از غلظت هیدروکسید سدیم و دمای سطح غلاف، یک غلاف فولادی ضد زنگ 1.6 میلی متری 316 هر 12 ماه یکبار در سرویس بخاری نازل تمیز کردن مخزن نیاز به تعویض دارد؟

مهندسان تعمیر و نگهداری که مسئول سیستم‌های تمیز کردن مخازن در صنایع غذایی، تولید نوشیدنی و تاسیسات شیمیایی هستند، معمولاً بخاری‌های غوطه‌وری الکتریکی را در مخازن محلول تمیزکننده قرار می‌دهند تا دمای مواد شوینده را حفظ کنند. عامل تمیز کننده اصلی هیدروکسید سدیم است که معمولاً در غلظت های 2-5٪ و دمای 70-85 درجه استفاده می شود. این بخاری‌ها معمولاً از غلاف 1.6 میلی‌متری فولاد ضد زنگ 316 استفاده می‌کنند که مقاومت خوبی در برابر خوردگی و دوام مکانیکی در برابر ضربه اسپری نازل ایجاد می‌کند. با این حال، افزایش خوردگی، به دلیل ترکیبات خاصی از غلظت سوزاننده و دمای بالای سطح غلاف (چگالی وات)، می تواند عمر مفید را تا 12 ماه یا کمتر کاهش دهد. این مقاله دقیقاً نقاطی را تعریف می کند که سالانه یک غلاف 1.6 میلی متری 316 برای سرویس گرمایش نازل تمیز کردن مخزن تعویض می شود.

رفتار خوردگی سوزاننده 316 در دمای سطح بالا
در دماهای تا 80 درجه، فولاد ضد زنگ نوع 316 در محلول های هیدروکسید سدیم با غلظت های کمتر از 5 درصد غیرفعال است و نرخ خوردگی کمتر از 0.1 میلی متر در سال دارد. با این حال، با افزایش شار گرما، دمای سطح غلاف افزایش می‌یابد و فیلم غیرفعال کمتر پایدار است. نرخ خوردگی در 3% NaOH در دمای سطح 85 درجه کمتر از 0.1 میلی متر در سال است. هر سال در 95 درجه به 0.2-0.4 میلی متر می رسد. 0.5-1.0 میلی متر در سال در 105 درجه است. نرخ ها بالای 2 میلی متر در سال در 115 درجه است. با غلاف 1.6 میلی متری نفوذ خوردگی تا 1.0 میلی متر (حداقل ضخامت سازه برای اکثر کاربردها) 1-2 سال در 1 میلی متر در سال طول می کشد. آستانه جایگزینی 12 ماهه زمانی حاصل می شود که ترکیب غلظت سوزاننده و دمای سطح غلاف نرخ خوردگی حدود 0.6-0.8 میلی متر در سال را ایجاد کند و دیواره 1.6 میلی متری تا 1.0 میلی متر را در 12 ماه مصرف کند.

آستانه عمر طراحی بحرانی (12 ماه)
بر اساس آزمایش غوطه‌وری 316 نمونه در محلول‌های هیدروکسید سدیم در دمای مربوط به سرویس تمیز کردن مخزن، ترکیب‌های زیر از غلظت سوزاننده و دمای سطح غلاف حداکثر عمر مفید 12 ماهه را برای دیوار 1.6 میلی‌متری فراهم می‌کند.

غلظت هیدروکسید سدیم (وزن %) دمای محلول انبوه دمای سطح غلاف در 8 W/cm² (20 درجه افزایش) نرخ خوردگی مورد انتظار در دمای سطح زمان برای کاهش 1.6 میلی متر تا 1.0 میلی متر عمر سرویس تا تعویض 2% 70 درجه 90 درجه 0.15 - 0.15 - 0.15 سال 5 سال 2% 80 درجه 100 درجه 0.30 - 0.50 میلی متر / سال 1.2 - 2.0 سال 1.5 - 2.5 سال 2% 85 درجه 105 درجه 0.50 - 0.80 میلی متر در سال 0.75 - 1.2 سال 1 - 1.5 - 1.5 سال 39% درجه میلی متر در سال 1.7 - 3.0 سال 2 - 3.5 سال 3% 75 درجه 95 درجه 0.35 - 0.60 میلی متر / سال 1.0 - 1.7 سال 1.2 - 2 سال 3% 80 درجه 100 درجه 0.60 - 1.00 میلی متر در سال 0.6% 0.6 - 0.1 سال 85 درجه 0.25 - 0.40 میلی متر / سال 1.5 - 2.4 سال 1.8 - 3 سال 4% 70 درجه 90 درجه 0.40 - 0.70 میلی متر در سال 0.9 - 1.5 سال 1 - 1.8 سال 4% 75 درجه 95 درجه 0.20 - 0.20 - 0.70 میلی متر در سال – 1 سال 5% 60 درجه 80 درجه 0.30 - 0.50 میلی متر / سال 1.2 - 2.0 سال 1.5 - 2.5 سال 5% 65 درجه 85 درجه 0.50 - 0.85 میلی متر در سال 0.7 - 1.2 سال 0.8 - 1.5 - 1.5 سال 0.8 - 1.5 - 5% 5 درجه میلی متر در سال 0.4 - 0.7 سال 0.5 - 0.8 سال
دمای سطح غلاف در یک سیستم تمیز کردن مخزن 3٪ NaOH در دمای 80 درجه توده با غلاف 1.6 میلی متر در 8W/cm2 حدود 100 درجه است. نرخ خوردگی پیش بینی شده 0.6 تا 1.0 میلی متر در سال است که در 0.6 تا 1.0 سال دیوار را به 1.0 میلی متر کاهش می دهد. تعویض مناسب در دوازده ماه. دمای حجیم تا 75 درجه دمای سطح را به 95 درجه کاهش می دهد، نرخ خوردگی را به 0.35-0.60 میلی متر در سال کاهش می دهد و عمر را به 1.2-2 سال افزایش می دهد.

پاکت عملیاتی ایمن برای برنامه تعویض 12 ماهه
جدول زیر حداکثر دمای توده ایمن هیدروکسید سدیم را برای یک غلاف 1.6 میلی متری 316 در تراکم های مختلف وات نشان می دهد که عمر مفید حداقل 12 ماه را قبل از کاهش ضخامت دیواره به زیر 1.0 میلی متر و نیاز به تعویض تضمین می کند.

حداکثر چگالی وات (افزایش دما) دمای حجیم برای حداکثر 2٪ NaOH. دمای حجیم برای حداکثر 3٪ NaOH. دمای حجیم برای حداکثر 4٪ NaOH. دمای حجیم برای 5٪ NaOH
4 W/cm2 (10 درجه خیز) 88 درجه 82 درجه 78 درجه 72 درجه 6 وات بر سانتی متر مربع (15 درجه خیز) 83 درجه 77 درجه 73 درجه 67 درجه 8 وات بر سانتی متر مربع (20 درجه خیز) 78 درجه 72 درجه 68 درجه 62 درجه 10 وات بر سانتی متر مربع (25 درجه افزایش) W/cm2 (30 درجه افزایش) 68 درجه 62 درجه 58 درجه 52 درجه
برای یک سیستم تمیز کردن مخزن معمولی با 3٪ NaOH در دمای 75 درجه توده با 8 W/cm² (20 درجه افزایش، 95 درجه سطح) حد حجیم ایمن 72 درجه است. در دمای 75 درجه بخاری بالاتر از حد مجاز است و عمر مفید 12 ماهه را نمی دهد. کاهش چگالی وات به 6 وات بر سانتی‌متر مربع (15 درجه افزایش، 90 درجه سطح) محدودیت حجمی ایمن 77 درجه را ارائه می‌کند، بنابراین 75 درجه برای تعویض 12 ماهه خوب است.

تغییرات طراحی برای افزایش عمر بیش از 12 ماه
سه تنظیم می تواند عمر مفید غلاف 1.6 میلی متری 316 را تا 12 ماه در شرایط تمیز کردن مخزن افزایش دهد. یکی استفاده از بخاری طولانی‌تر برای کاهش چگالی وات. 8 W/cm 2 به 4 W/cm2، افزایش دمای سطح از 20 درجه به 10 درجه کاهش می‌یابد و از رژیم 1 ساله به رژیم 2-3 ساله می‌رود. دومین تغییر این است که به صورت متناوب اجرا شود. اگر بخاری به جای 24 ساعت شبانه روز 4 ساعت کار کند، بر اساس تقویم 6 برابر بیشتر عمر می کند. سومین تغییر، معرفی یک بازدارنده خوردگی است. سیلیکات ها یا فسفات ها در ppm 200-100 می توانند نرخ خوردگی را 30-50 درصد کاهش دهند. در مواردی که 4% NaOH در 80 درجه برای کار مداوم مورد نیاز است، ارتقاء به آلیاژ 600 یا آلیاژ 825 که می تواند نرخ خوردگی کمتر از 0.1 میلی متر در سال را در این شرایط حفظ کند، باید توسط مهندسان در نظر گرفته شود. هنگام تعیین بخاری برای سرویس تمیز کردن مخزن، همیشه حداکثر غلظت سوزاننده، دمای توده، چرخه کاری و فاصله زمانی تعویض مورد نظر را ذکر کنید. اگر سازنده ای 316 را برای 4% NaOH در 85 درجه پیشنهاد کند، اما به کاهش چگالی وات اشاره نکند، توصیه شایسته ای ارائه نمی کند. آستانه جایگزینی 12 ماهه ممکن است به عنوان تابعی از غلظت سوزاننده، دمای توده و چگالی وات پیش بینی شود، در نتیجه امکان پیش بینی قابل اعتماد عمر بخاری و برنامه ریزی تعمیر و نگهداری را فراهم می کند.