Għall-inġiniera tal-proċess kimiku li jiddisinjaw ħiters elettriċi ta 'immersjoni għall-produzzjoni ta' ipoklorit tas-sodju, manifattura ta 'bliċ u sistemi ta' diżinfettazzjoni tat-trattament tal-ilma, l-għażla tal-istainless steel 316 bħala l-materjal tal-għant tippreżenta sfidi sinifikanti. L-ipoklorit tas-sodju huwa soluzzjoni ta' pH-għoli, ossidanti ħafna li tattakka b'mod aggressiv ħafna metalli. Filwaqt li l-istainless steel 316 joffri reżistenza aħjar minn 304 minħabba l-kontenut tal-molibdenu tiegħu, għadu suxxettibbli għal pitting, korrużjoni tal-xquq, u qsim tal-korrużjoni tal-istress fis-servizz tal-ipoklorit, partikolarment f'temperaturi u konċentrazzjonijiet elevati. Il-ħxuna tal-ħajt tal-għant tiddetermina l-konċessjoni tal-korrużjoni u, b'mod aktar kritiku, il-ħin meħtieġ biex il-ħofor lokalizzat jippenetra l-ħajt. Dan l-artikolu jistabbilixxi l-ħxuna minima tal-ħajt rakkomandata għal 316-il għant fis-servizz ta 'ipoklorit tas-sodju dilwit ibbażat fuq dejta tal-korrużjoni ppubblikata u esperjenza fuq il-post mill-industrija tal-produzzjoni tal-bliċ.
Mekkaniżmi ta 'Korrużjoni ta' 316 Stainless Steel fl-Ipoklorit tas-Sodju
L-ipoklorit tas-sodju (NaOCl) huwa aġent ossidanti qawwi li jżomm il-film passiv fuq l-istainless steel 316 taħt kundizzjonijiet ideali. Madankollu, diversi fatturi jippromwovu attakk lokalizzat. Il-jone tal-ipoklorit huwa ossidatur li fih il-klorur-, li jfisser li fl-istess ħin jipprovdi kemm l-anjoni tal-klorur aggressiv kif ukoll il-potenzjal ossidanti li jistgħu jkissru l-film passiv. F'konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 1% tal-klorin disponibbli u temperaturi 'l fuq minn 35 grad, 316 jistgħu jesperjenzaw pitting b'rati ta' 0.5-2.0 mm fis-sena. Il-ħofor huwa lokalizzat ħafna, bil-fond tal-ħofra jilħaq 1 mm fi żmien xhur filwaqt li ż-żoni tal-madwar jibqgħu mhux affettwati. Għal għant tal-heater ta 'immersjoni, ħofra waħda fil-fond tista' tippenetra l-ħajt u tikkawża dħul ta 'fluwidu tal-proċess, ħsara elettrika, u kontaminazzjoni tas-soluzzjoni ta' ipoklorit b'jonji tal-metall li jikkatalizzaw id-dekompożizzjoni. Ir-rati ta' korrużjoni ġenerali huma baxxi-tipikament taħt 0.05 mm fis-sena-u għalhekk il-ħxuna tal-ħajt tiġi kkunsmata primarjament permezz ta' ħofor aktar milli traqqiq uniformi. Dan ifisser li ż-żieda fil-ħxuna tal-ħajt tipprovdi biss protezzjoni limitata minħabba li ħofra li tifforma f'post dgħajjef lokalizzat tippenetra ħajt ta '2.0 mm biss ftit aktar bil-mod minn ħajt ta' 1.0 mm. Il-parametru ewlieni mhuwiex ħxuna medja iżda n-nuqqas ta 'difetti fil-wiċċ u stress residwu li jservu bħala siti ta' bidu tal-ħofra.
Effett tal-Ħxuna tal-Ħajt fuq il-Ħin ta' Penetrazzjoni tal-Pitting
Għal konċentrazzjoni u temperatura ta' ipoklorit partikolari, ir-rata ta' penetrazzjoni tal-ħofor hija bejn wieħed u ieħor kostanti ladarba jinbeda ħofra. Dejta minn testijiet ta 'immersjoni f'5% NaOCl f'40 grad turi li 316-il kampjun b'uċuħ illustrati juru bidu tal-ħofra wara 200-500 siegħa. Ladarba jinbdew, il-fosos jinfirxu f'0.03-0.08 mm kuljum (madwar 0.9-2.4 mm fix-xahar). B'din ir-rata, ħajt ta '1.0 mm ikun ippenetrat fi 13-33 jum wara l-bidu tal-ħofra. Ħajt ta’ 2.0 mm jibqa’ ħaj 22–67 jum wara l-bidu. Il-ħajja totali tas-servizz hija s-somma tal-ħin tal-bidu u l-ħin tal-propagazzjoni. Għal għant ta’ 1.0 mm, il-ħajja totali hija ta’ madwar 200–500 siegħa flimkien ma’ 13–33 jum, jew bejn wieħed u ieħor 20–50 jum. Għal għant ta’ 2.0 mm, il-ħajja totali hija ta’ 200–500 siegħa flimkien ma’ 22–67 jum, jew bejn wieħed u ieħor 30–80 jum. Il-ħajt eħxen jestendi l-ħajja b'10–30 jum biss-titjib modest minħabba l-ispiża tal-materjal miżjuda u l-penali termali. Dawn il-ħajja qasira ta 'servizz jispjegaw għaliex 316 rarament huwa speċifikat għal immersjoni kontinwa f'ipoklorit tas-sodju 'l fuq minn konċentrazzjoni ta' 1% u 30 grad. Għal applikazzjonijiet li jeħtieġu ħajja itwal, materjali alternattivi bħal titanju jew ligi speċjali huma meħtieġa.
Rakkomandazzjonijiet tal-Ħxuna Minima tal-Ħitan għas-Servizz ta 'Ipoklorit
It-tabella li ġejja tipprovdi ħxuna tal-ħajt tal-għant minimu rakkomandat għal heaters elettriċi ta 'immersjoni f'servizz ta' ipoklorit tas-sodju. Il-valuri jassumu tħaddim kontinwu, disinn xieraq tas-sistema biex jimminimizza xquq u staġnar, u aċċettazzjoni ta' ħajja ta' servizz relattivament qasira mkejla f'ġimgħat jew xhur aktar milli snin.
| Konċentrazzjoni tal-Klor Disponibbli | Temperatura tas-soluzzjoni | Rata ta' Pitting Mistennija (Wara l-Inizjazzjoni) | Minimu Rakkomandat 316 Ħxuna tal-Ħajt | Ħajja tas-Servizz Totali Mistennija fil-Ħxuna Minima | Rakkomandazzjoni Alternattiva |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 – 2% | 20 – 30 grad | 0.5 – 1.0 mm/xahar | 1.6 mm | 2 – 4 xhur | Marġinali; titanju preferut |
| 1 – 2% | 30 – 40 grad | 0.8 – 1.5 mm/xahar | 2.0 mm | 1.5 – 3 xhur | Titanju rakkomandat ħafna |
| 2 – 5% | 20 – 30 grad | 0.8 – 1.5 mm/xahar | 2.0 mm | 1.5 – 2.5 xhur | Titanju meħtieġ għal servizz affidabbli |
| 2 – 5% | 30 – 40 grad | 1.2 – 2.0 mm/xahar | 2.5 mm | 1 – 2 xhur | Titanju obbligatorju |
| 5 – 10% | 20 – 30 grad | 1.5 – 2.5 mm/xahar | Mhux rakkomandat | Inqas minn xahar | Uża titanju jew Alloy C-276 |
| Kwalunkwe konċentrazzjoni | Aktar minn 40 grad | 2.0 – 4.0 mm/xahar | Mhux rakkomandat | Ġimgħat | Tisħin tat-titanju jew mhux-metalliku |
| Servizz intermittenti jew lott | Kwalunkwe temperatura | Lower minħabba t-tnixxif | 1.2 – 1.6 mm | Varjabbli | Aċċettabbli għal applikazzjonijiet mhux-kritiċi |
Għal kwalunkwe servizz ta 'ipoklorit tas-sodju 'l fuq minn 2% konċentrazzjoni jew 30 grad, l-istainless steel 316 huwa għażla fqira irrispettivament mill-ħxuna tal-ħajt. Il-ħajja qasira tas-servizz u r-riskju ta 'falliment ta' pitting f'daqqa jagħmluha mhux adattata għal proċessi kritiċi. It-titanju (Grad 2 jew Grad 7) għandu reżistenza eċċezzjonali għall-ipoklorit tas-sodju, b'rati ta 'korrużjoni taħt 0.01 mm fis-sena anke f'konċentrazzjonijiet u temperaturi elevati. L-ispiża inizjali ogħla tat-titanju-tipikament 3-5 darbiet dik ta '316-hija rkuprata malajr permezz ta' ħajja ta 'servizz estiża u manutenzjoni mnaqqsa.
Modifiki tad-Disinn biex Testendi 316 Sheath Life fis-Servizz Ipoklorit
Meta 316 għandu jintuża f'servizz ipoklorit dilwit minħabba restrizzjonijiet ta 'spejjeż jew disponibbiltà tal-materjal, erba' modifiki tad-disinn jistgħu jestendu l-ħajja tas-servizz lil hinn mill-valuri murija fit-tabella. L-ewwel huwa li jinżamm il-pH tal-ipoklorit 'il fuq minn 11. Is-soluzzjonijiet tal-ipoklorit tas-sodju taħt il-pH 11 jgħaddu minn dekompożizzjoni aċċellerata u jsiru aktar aggressivi lejn l-istainless steel. Kontroll awtomatiku tal-pH b'żieda kawstika jista 'jnaqqas ir-rati ta' pitting b'50-70%. It-tieni modifika hija li żżomm il-wiċċ tal-għant kemm jista 'jkun lixx. Elettropolished 316 b'finitura tal-wiċċ taħt 0.2 mikron Ra għandu inqas siti ta' bidu tal-ħofra milli bħala materjal-swaged, li jestendi l-ħin tal-bidu b'fattur ta' 2–4. It-tielet modifika hija li topera bl-inqas densità ta 'watt possibbli. It-tnaqqis tad-densità tal-watt minn 10 W/cm² għal 5 W/cm² inaqqas it-temperatura tal-wiċċ tal-għant b'10-15 grad, u jnaqqas ir-rata ta' pitting b'madwar 30-40% fil-firxa-sensittiva tat-temperatura ta' 30-50 grad. Ir-raba 'modifika hija li perjodikament tnaddaf il-wiċċ tal-għant biex tneħħi depożiti li joħolqu siti ta' xquq. Tlaħliħ ta 'kull ġimgħa bl-ilma jew ħasil bl-aċidu dilwit jistgħu jestendu b'mod sinifikanti l-ħajja tas-servizz. Għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet tal-produzzjoni tal-bliċ industrijali, dawn il-modifiki mhumiex biżżejjed biex jagħmlu 316 materjal affidabbli. L-inġiniera għandhom jispeċifikaw għantijiet tat-titanju għal kwalunkwe heater li se jkun mgħaddas fl-ipoklorit tas-sodju għal aktar minn użu intermittenti. L-ispiża ta' ħsara waħda ta' heater 316-inkluż ħin ta' waqfien fil-produzzjoni, kontaminazzjoni tas-soluzzjoni, u xogħol ta' sostituzzjoni-tipikament taqbeż l-ispiża inkrementali tat-titanju. Meta tipprovdi speċifikazzjonijiet għas-servizz ta 'ipoklorit, dejjem iddikjara l-konċentrazzjoni eżatta, it-temperatura, u s-sigħat ta' tħaddim ta 'kuljum mistennija. Fornitur li jirrakkomanda 316 għal servizz kontinwu ta 'ipoklorit 'il fuq minn konċentrazzjoni ta' 2% mingħajr ma jiddiskuti l-limitazzjonijiet ta 'dan il-materjal mhux qed jipprovdi gwida ta' inġinerija responsabbli. Għal applikazzjonijiet fejn it-titanju huwa spiża-projbittiva, ikkunsidra metodi ta' tisħin alternattivi bħal tisħin ta' tank estern permezz ta' skambjatur tas-sħana tat-titanju jew injezzjoni tal-fwar, li jevita l-immersjoni diretta tal-metall fis-soluzzjoni aggressiva tal-ipoklorit.
