Pri kateri specifični kombinaciji koncentracije natrijevega hidroksida in temperature površine ovoja je treba 1,6-milimetrski ovoj iz nerjavečega jekla 316 zamenjati vsakih 12 mesecev v servisu grelnika šob za čiščenje rezervoarja?

Inženirji vzdrževanja, ki so odgovorni za sisteme čiščenja rezervoarjev v obratih za predelavo hrane, pijač in kemičnih obratih, imajo običajno električne potopne grelnike, nameščene v rezervoarje za čistilno raztopino, da vzdržujejo temperaturo detergentov. Glavno čistilno sredstvo je natrijev hidroksid, ki se običajno uporablja v koncentracijah 2-5 % in temperaturah 70-85 stopinj. Ti grelniki običajno uporabljajo 1,6 mm ovoj iz nerjavečega jekla 316, ki zagotavlja dober kompromis odpornosti proti koroziji in mehanske vzdržljivosti pred udarci pršilne šobe. Vendar pa lahko povečana korozija zaradi določenih kombinacij kavstične koncentracije in visoke površinske temperature plašča (gostota vatov) skrajša življenjsko dobo na 12 mesecev ali manj. Ta člen natančno določa točke, na katerih je treba vsako leto zamenjati plašč 1,6 mm 316 za storitev ogrevanja šob za čiščenje rezervoarja.

Jedko korozijsko obnašanje 316 pri visokih površinskih temperaturah
Pri temperaturah do 80 stopinj je nerjavno jeklo tipa 316 pasivno v raztopinah natrijevega hidroksida s koncentracijami pod 5 % in ima stopnje korozije manj kot 0,1 mm/leto. Vendar pa se z naraščanjem toplotnega toka temperatura površine plašča poveča in pasivni film je manj stabilen. Stopnja korozije v 3 % NaOH pri površinski temperaturi 85 stopinj je manjša od 0,1 mm na leto. Vsako leto pri 95 stopinjah naraste na 0,2-0,4 mm. znaša 0,5–1,0 mm na leto pri 105 stopinjah. Stopnje so nad 2 mm/leto pri 115 stopinjah. Pri 1,6 mm ovoju preboj korozije do 1,0 mm (najmanjša strukturna debelina za večino aplikacij) traja 1-2 leti pri 1 mm na leto. 12-mesečni prag zamenjave je dosežen, ko kombinacija kavstične koncentracije in temperature površine plašča povzroči stopnjo korozije približno 0,6–0,8 mm na leto, pri čemer se 1,6 mm stena porabi na 1,0 mm v 12 mesecih.

Kritični pragovi življenjske dobe (12 mesecev)
Na podlagi potopnega testiranja 316 vzorcev v raztopinah natrijevega hidroksida pri temperaturah, ki so pomembne za storitev čiščenja rezervoarja, naslednje kombinacije koncentracije jedke in površinske temperature plašča zagotavljajo največ 12-mesečno življenjsko dobo za 1,6 mm steno.

Koncentracija natrijevega hidroksida (masa %) Temperatura raztopine v razsutem stanju Temperatura površine plašča pri 8 W/cm² (dvig za 20 stopinj) Pričakovana stopnja korozije pri temperaturi površine Čas za zmanjšanje 1,6 mm do 1,0 mm Življenjska doba do zamenjave 2 % 70 stopinj 90 stopinj 0,15 – 0,25 mm/leto 2,4 – 4,0 leta 3 – 5 let 2 % 80 stopinj 100 stopinj 0,30 – 0,50 mm/leto 1,2 – 2,0 leta 1,5 – 2,5 leta 2 % 85 stopinj 105 stopinj 0,50 – 0,80 mm/leto 0,75 – 1,2 leta 1 – 1,5 leta 3 % 70 stopinj 90 stopinj 0,20 – 0,35 mm/leto 1,7 – 3,0 leta 2 – 3,5 leta 3 % 75 stopinj 95 stopinj 0,35 – 0,60 mm/leto 1,0 – 1,7 let 1,2 – 2 leti 3 % 80 stopinj 100 stopinj 0,60 – 1,00 mm/leto 0,6 – 1,0 let 0,8 – 1,2 leta 4 % 65 stopinj 85 stopinj 0,25 – 0,40 mm/leto 1,5 – 2,4 leta 1,8 – 3 leta 4 % 70 stopinj 90 stopinj 0,40 – 0,70 mm/leto 0,9 – 1,5 let 1 – 1,8 let 4 % 75 stopinj 95 stopinj 0,70 – 1,20 mm/leto 0,5 – 0,9 let 0,6 – 1 leto 5 % 60 stopinj 80 stopinj 0,30 – 0,50 mm/leto 1,2 – 2,0 leta 1,5 – 2,5 leta 5 % 65 stopinj 85 stopinj 0,50 – 0,85 mm/leto 0,7 – 1,2 leta 0,8 – 1,5 leta 5 % 70 stopinj 90 stopinj 0,85 – 1,50 mm/leto 0,4 – 0,7 let 0,5 – 0,8 let
Površinska temperatura ovoja v sistemu za čiščenje posode s 3 % NaOH pri 80 stopinjski osnovni temperaturi z 1,6 mm ovojom pri 8 W/cm2 je okoli 100 stopinj. Predvidena stopnja korozije je 0,6 do 1,0 mm na leto, pri čemer se stena zmanjša na 1,0 mm v 0,6 do 1,0 letu. Ustrezna zamenjava v dvanajstih mesecih. Temperatura mase na 75 stopinj zniža temperaturo površine na 95 stopinj, zmanjša stopnjo korozije na 0,35-0,60 mm/leto in podaljša življenjsko dobo na 1,2-2 leti.

Varna delovna ovojnica za 12-mesečni razpored zamenjav
Spodnja tabela prikazuje najvišjo varno skupno temperaturo natrijevega hidroksida za 1,6 mm ovoj 316 pri različnih gostotah v vatih, ki bo zagotovil življenjsko dobo vsaj 12 mesecev, preden se debelina stene zmanjša pod 1,0 mm, kar zahteva zamenjavo.

Watt Gostota (dvig temperature) Max. Bulk Temp. za 2 % NaOH maks. Bulk Temp. za 3 % NaOH Max. Bulk Temp. za 4 % NaOH maks. Bulk Temp. za 5 % NaOH
4 W/cm2 (10 stopinj dvig) 88 stopinj 82 stopinj 78 stopinj 72 stopinj 6 W/cm2 (15 stopinj dvig) 83 stopinj 77 stopinj 73 stopinj 67 stopinj 8 W/cm2 (20 stopinj dvig) 78 stopinj 72 stopinj 68 stopinj 62 stopinj 10 W/cm2 (25 stopinj dvig) 73 stopinj 67 stopinj 63 stopinj 57 stopinj 12 W/cm2 (30 stopinj dvig) 68 stopinj 62 stopinj 58 stopinj 52 stopinj
Za tipičen sistem čiščenja rezervoarja s 3 % NaOH pri 75 stopinjah prostorninske temperature z 8 W/cm² (20 stopinj dvig, 95 stopinj površine) je varna mejna vrednost 72 stopinj. Pri 75 stopinjah je grelec nad varno mejo in ne omogoča 12-mesečne življenjske dobe. Zmanjšanje gostote vatov na 6 W/cm2 (dvig za 15 stopinj, površina kot 90 stopinj) nudi varno mejo prostornine 77 stopinj, zato je 75 stopinj primerno za 12-mesečno zamenjavo.

Spremembe dizajna za podaljšanje življenjske dobe nad 12 mesecev
Tri prilagoditve lahko podaljšajo življenjsko dobo 1,6 mm 316 ovoja na 12 mesecev v pogojih čiščenja rezervoarja. Ena je uporaba daljšega grelnika za znižanje vatne gostote. 8 W/cm 2 na 4 W/cm 2, dvig površinske temperature se zmanjša z 20 stopinj na 10 stopinj, s prehodom iz 1-letnega režima v 2-3-letni režim. Druga sprememba je, da deluje občasno. Če grelec deluje 4 ure na dan namesto 24 ur na dan, bo trajal 6-krat dlje koledarsko. Tretja sprememba je uvedba zaviralca korozije. Silikati ali fosfati pri 100-200 ppm lahko zmanjšajo stopnjo korozije za 30-50 %. Če je za neprekinjeno delovanje potreben 4 % NaOH pri 80 stopinjah, bi morali inženirji razmisliti o nadgradnji na zlitino 600 ali zlitino 825, ki lahko pri teh pogojih vzdržuje stopnjo korozije pod 0,1 mm na leto. Pri določanju grelnikov za storitev čiščenja rezervoarja vedno navedite največjo koncentracijo jedke, temperaturo v razsutem stanju, delovni cikel in želeni interval zamenjave. Če proizvajalec predlaga 316 za 4 % NaOH pri 85 stopinjah, vendar ne omenja zmanjšanja vatne gostote, ne daje kompetentnega nasveta. 12-mesečni prag zamenjave je mogoče predvideti kot funkcijo kavstične koncentracije, nasipne temperature in vatne gostote, kar omogoča zanesljivo napoved življenjske dobe grelnika in načrtovanje vzdrževanja.