Għal inġiniera tal-proċess kimiku li joperaw ħiters ta 'immersjoni elettriċi fil-produzzjoni tal-fertilizzanti tal-fosfat, banjijiet għat-trattament tal-metall, u tagħmir għall-ipproċessar tal-ikel li jimmaniġġja l-aċidu fosforiku, l-għażla ta' 316 stainless steel bħala l-materjal tal-għant teħtieġ attenzjoni bir-reqqa kemm għar-reżistenza għall-korrużjoni kif ukoll għall-prestazzjoni termali. L-aċidu fosforiku huwa inqas aggressiv minn aċidi idrokloriku jew sulfuriku, iżda f'temperaturi elevati 'l fuq minn 80 grad u konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 10%, jista' jikkawża attakk aċċellerat fuq 316 stainless steel, partikolarment f'żoni ta 'weldjatura u żoni ta' stress residwu għoli. Il-ħxuna tal-ħajt tal-għant tiddetermina l-konċessjoni tal-korrużjoni disponibbli matul il-ħajja tas-servizz tal-heater, iżda r-relazzjoni mhix lineari minħabba li r-rati tal-korrużjoni spiss jiżdiedu hekk kif il-ħajt irqaq u d-densità tal-kurrent lokali tiżdied. Dan l-artikolu jipprovdi tbassir kwantitattiv tal-ħajja tas-servizz għal għant ta '1.2 mm 316 f'15% aċidu fosforiku f'110 grad, ibbażat fuq dejta tal-korrużjoni ppubblikata u esperjenza fuq il-post minn impjanti kimiċi.
Imġieba ta 'Korrużjoni ta' 316 Stainless Steel fl-Aċidu Fosforiku Hot
F'aċidu fosforiku f'konċentrazzjonijiet bejn 10% u 30% f'temperaturi 'l fuq minn 80 grad, 316 stainless steel juri rati ta' korrużjoni ġenerali li jvarjaw minn 0.1 sa 0.5 mm fis-sena skond il-purità ta 'l-aċidu, it-temperatura u l-veloċità tal-fluss. Il-mekkaniżmu ta 'korrużjoni huwa primarjament traqqiq uniformi aktar milli pitting, minħabba li l-aċidu fosforiku mhuwiex ossidanti bil-qawwa u ma fihx kloruri li jippromwovu attakk lokalizzat. Madankollu, impuritajiet fl-aċidu fosforiku ta' grad kummerċjali-partikolarment fluworidi, sulfati, u kloruri mill-blat tal-fosfat-jistgħu jaċċelleraw l-attakk u jippromwovu l-ħofor. Għal 15% aċidu fosforiku f'110 grad b'purità industrijali tipika, ir-rata ta 'korrużjoni ġenerali ta' 316 hija bejn wieħed u ieħor 0.25 mm fis-sena. Din ir-rata tassumi li t-temperatura tal-wiċċ tal-għant hija fi ħdan 5 gradi tat-temperatura tal-aċidu tal-massa. Fir-realtà, għant tal-heater jaħdem f'temperatura ogħla minħabba l-fluss tas-sħana. Għal għant 316 tal-ħajt ta '1.2 mm li jaħdem f'6 W/cm² f'aċidu ta' 110 grad, it-temperatura tal-wiċċ ta 'barra hija bejn wieħed u ieħor 125 grad. F'din it-temperatura, ir-rata ta 'korrużjoni tiżdied għal madwar 0.35 mm fis-sena. Iż-żieda fit-temperatura mill-fluss tas-sħana żżid madwar 40% mar-rata ta 'korrużjoni meta mqabbla mat-temperatura tal-aċidu bl-ingrossa biss.
Kalkolu tal-Ħajja tas-Servizz għal Ħxuna tal-Ħajt ta '1.2 Millimetru
Ghat ta '1.2 mm 316 jibda bi ħxuna nominali ta' 1.2 mm, iżda tolleranzi ta 'manifattura ta' ± 0.1 mm ifissru li l-ħxuna minima tista 'tkun ta' 1.1 mm. Għall-kalkolu tal-ħajja tas-servizz, l-approċċ konservattiv juża l-ħxuna minima. Ir-rata ta 'korrużjoni ta' 0.35 mm fis-sena tikkonsma 0.35 mm kull sena. Madankollu, mhux il-ħxuna tal-ħajt kollha tista 'tiġi msadda qabel il-falliment. Ħxuna strutturali minima ta '0.5 mm hija meħtieġa biex tiflaħ pressjoni interna minn espansjoni ta' MgO u kwalunkwe pressjoni ta 'proċess estern. Il-konċessjoni tal-korrużjoni użabbli hija għalhekk 1.1 mm nieqes 0.5 mm ugwali għal 0.6 mm. F'0.35 mm fis-sena, il-ħajja tas-servizz ikkalkulata hija 0.6 diviża b'0.35 hija ugwali għal 1.7 snin. Dan huwa l-ħin sakemm il-għant jilħaq il-ħxuna strutturali minima. Fil-prattika, il-ħiters ħafna drabi jiġu sostitwiti meta l-ħxuna tal-ħajt li jifdal tilħaq 0.7–0.8 mm biex jipprovdu marġini ta 'sikurezza. F'dak il-limitu ta' sostituzzjoni, il-ħajja tas-servizz tonqos għal madwar 1.2 snin. Għal ħajja ta' servizz ta' ħames-snin, il-ħxuna tal-ħajt inizjali tkun teħtieġ li tkun 0.35 immultiplikata b'5 flimkien ma' 0.5 marġini strutturali flimkien ma' 0.1 tolleranza ugwali għal 2.35 mm-madwar 2.5 mm. Għalhekk, għant 316 tal-ħajt ta '1.2 mm f'dan is-servizz huwa adattat biss għal applikazzjonijiet fejn is-sostituzzjoni annwali hija aċċettabbli.
Ħxuna tal-ħajt Rakkomandata għas-Servizz ta 'Aċidu Fosforiku
It-tabella li ġejja tipprovdi ħxuna rrakkomandata tal-ħajt tal-għant ta '316 għal ħiters ta' immersjoni elettriċi f'servizz ta 'aċidu fosforiku bbażat fuq il-konċentrazzjoni, it-temperatura u l-ħajja tas-servizz fil-mira. Il-valuri jassumu aċidu ta' grad-kummerċjali b'impuritajiet tipiċi u densità ta' watt ta' 4–6 W/cm².
| Konċentrazzjoni ta 'Aċidu Fosforiku | Temperatura tal-Aċidu Bulk | Ħajja tas-Servizz fil-mira | Minimu Rakkomandat 316 Ħxuna tal-Ħajt | Rata ta' Korrużjoni Mistennija fil-wiċċ | Ħajja tas-Servizz fil-Ħxuna Rakkomandata |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 – 15% | 80 – 100 grad | 2 snin | 1.2 mm | 0.20 – 0.30 mm/sena | 1.5 – 2.5 snin |
| 10 – 15% | 80 – 100 grad | 5 snin | 2.0 mm | 0.20 – 0.30 mm/sena | 4 – 6 snin |
| 10 – 15% | 100 – 120 grad | 2 snin | 1.6 mm | 0.30 – 0.45 mm/sena | 2 – 3 snin |
| 10 – 15% | 100 – 120 grad | 5 snin | 2.5 mm | 0.30 – 0.45 mm/sena | 5 – 7 snin |
| 15 – 25% | 80 – 100 grad | 2 snin | 1.6 mm | 0.25 – 0.40 mm/sena | 2 – 3 snin |
| 15 – 25% | 80 – 100 grad | 5 snin | 2.5 mm | 0.25 – 0.40 mm/sena | 5 – 6 snin |
| 15 – 25% | 100 – 120 grad | 1 sena | 1.6 mm | 0.40 – 0.60 mm/sena | 1 – 2 snin |
| 15 – 25% | 100 – 120 grad | 3 snin | 2.5 mm | 0.40 – 0.60 mm/sena | 3 – 4 snin |
| 'il fuq minn 25% | Kwalunkwe temperatura | Kwalunkwe | Mhux rakkomandat | Aktar minn 0.60 mm/sena | Imprevedibbli; uża liga ogħla |
Għal konċentrazzjonijiet ta 'aċidu fosforiku 'l fuq minn 25% f'temperaturi 'l fuq minn 100 grad, l-istainless steel 316 ġeneralment mhuwiex adattat irrispettivament mill-ħxuna tal-ħajt. F'dawn il-kundizzjonijiet, l-inġiniera għandhom jaġġornaw għal liga ta '-molibdenu għoli bħal Alloy 20 (Carpenter 20) jew Alloy 625, li għandhom rati ta' korrużjoni żewġ ordnijiet ta 'kobor inqas minn 316 f'aċidu fosforiku sħun.
Modifiki tad-Disinn biex Testendi l-Ħajja tas-Servizz Mingħajr Żieda fil-Ħxuna tal-Ħitan
Meta għant ta '1.2 mm 316 għandu jintuża f'servizz ta' aċidu fosforiku sħun minħabba restrizzjonijiet ta 'spazju jew rispons termali, tliet modifiki tad-disinn jistgħu jestendu l-ħajja tas-servizz lil hinn mill-1.7 snin ikkalkulati. L-ewwel huwa li titnaqqas id-densità tal-watt. It-tħaddim f'3 W/cm² minflok 6 W/cm² inaqqas it-temperatura tal-wiċċ tal-għant minn 125 grad għal madwar 116 grad, u jnaqqas ir-rata ta 'korrużjoni minn 0.35 għal madwar 0.22 mm fis-sena. Dan jestendi l-ħajja tas-servizz minn 1.7 snin għal 2.7 snin. It-tieni modifika hija li passivate l-wiċċ tal-għant b'20% aċidu nitriku f'50 grad għal 60 minuta qabel l-installazzjoni. Il-passivazzjoni tneħħi l-partiċelli tal-ħadid inkorporati u tħaxxen is-saff tal-ossidu tal-kromju, u tnaqqas ir-rata tal-korrużjoni inizjali b'20-30% għall-ewwel diversi xhur ta 'servizz. It-tielet modifika hija li tikkontrolla l-purità tal-aċidu. Jekk il-fluworidi jistgħu jinżammu taħt il-50 ppm u l-kloruri taħt il-100 ppm, ir-rata ta 'korrużjoni tista' tinżel għal 0.15-0.20 mm fis-sena, u testendi l-ħajja tas-servizz għal 3-4 snin. Għal applikazzjonijiet kritiċi fejn falliment mhux ippjanat tal-heater jikkawża telf sinifikanti fil-produzzjoni, l-inġiniera għandhom jinstallaw heater ta 'rikambju jew jiddisinjaw it-tank b'ħiters doppji sabiex wieħed ikun jista' jiġi sostitwit filwaqt li l-ieħor iżomm it-temperatura. L-ispiża ta 'heater żejda hija modesta meta mqabbla mal-ispiża ta' għeluq mhux ippjanat fil-produzzjoni kimika kontinwa. Meta tispeċifika ħiters għal servizz ta 'aċidu fosforiku, dejjem titlob ittestjar tal-kupuni tal-korrużjoni billi tuża l-aċidu attwali mill-fluss tal-proċess. Id-dejta ppubblikata tipprovdi stimi, iżda l-purità tal-aċidu fid-dinja reali-tvarja b'mod sinifikanti bejn il-pjanti u anke bejn il-lottijiet ta' produzzjoni. Test tal-kupun ta' tliet-xhur li juża kampjun ta' 1.2 mm 316 mgħaddas fl-aċidu tal-proċess fit-temperatura tal-għant mistennija huwa l-iktar tbassir affidabbli tal-ħajja tas-servizz. L-ispiża ta 'dan it-test hija tipikament inqas mill-ispiża ta' heater wieħed fallut.
