Ko se kartušni grelniki srečajo z jedkimi okolji: Priročnik za preživetje pri izbiri materiala

Izpostavljenost kemikalijam pokvari grelne elemente hitreje kot skoraj kateri koli drug operativni dejavnik, vendar je izbira materiala med specifikacijo na splošno le bežna. Ideja, da nerjavno jeklo sploh ne korodira, vodi do dragih napak v kemičnih tovarnah, obratih za predelavo hrane in celo tovarnah, ki so videti varne. Poznavanje, kako se različne kovine odzivajo na določene kemične težave, je tisto, zaradi česar nekatera oprema zdrži leta, medtem ko je treba drugo zamenjati vsak mesec.

Pogoji klorida so najbolj razširjena in nevarna mesta za nastanek korozije. Slani zrak ob obali, čistilne kemikalije v živilskih obratih in procesne kemikalije v kemični industriji dodajajo kloridne ione, ki napadejo običajno nerjavno jeklo 304 z luknjičastim in napetostno korozijskim razpokanjem. Postopek se začne s prehajanjem klorida skozi pasivno oksidno plast, ki ščiti nerjavno jeklo. Temu sledi lokalizirana proizvodnja kisline, ki hitro požre navadno kovino. Ko se luknjanje začne, se napad pospeši, ker jamica ustvari okolje z nizko vsebnostjo kisika in visoko vsebnostjo kisline, kar spodbuja večji napad.

V primerjavi z običajnimi nerjavnimi jekli so zlitine Incoloy 800 in 840 veliko bolj odporne na klorid. Te zlitine niklja-železa-kroma ohranjajo svoje pasivne plasti stabilne na mestih, kjer bi nerjavno jeklo 304 razpadlo. Oksidne strukture, ki so bolj odporne, so narejene z dodatkom dodatnega niklja, ki je običajno 30–35 %. Približno 20-odstotna vsebnost kroma vam zagotavlja dodatno zaščito. Incoloy ni le dobra izbira za kraje z veliko izpostavljenosti kloridom, vključno z morskimi okolji, veliko uporabo soli ali kemično obdelavo. To je potrebno.

V kislih razmerah je treba razmisliti o različnih materialih. Različne kisline, kot so žveplova kislina, klorovodikova kislina in različne organske kisline, napadajo kovine na različne načine. Žveplova kislina povzroči raztapljanje stvari na splošno in naredi vodik krhek. Klorovodikova kislina agresivno razgradi zaščitne okside. Stopnje korozije se zelo spreminjajo s koncentracijo in temperaturo. Na primer, razredčene kisline pri sobni temperaturi so lahko v redu, medtem ko koncentrirane ali segrete kisline potrebujejo posebne zlitine ali zaščitne premaze.

Jedka okolja niso zelo razširjena v redni proizvodnji, vendar se zgodijo med čiščenjem ali izvajanjem nekaterih kemičnih postopkov. Raztopine natrijevega hidroksida in kalijevega hidroksida poškodujejo aluminij in različna nerjavna jekla s kavstičnim pokanjem. Incoloy je prav tako dober za te namene, saj so zlitine z visoko vsebnostjo niklja zelo odporne na jedke napade. Vendar morate preveriti natančno koncentracijo in temperaturo kavstične protikorozijske tabele, ker stopnje napada hitro narastejo nad določene ravni.

Atmosferska korozija, ki se ji pogosto ne pripisuje dovolj priznanja, počasi razgrajuje grelne ovoje v tovarnah. Pri zgorevanju se sprošča žveplov dioksid, pri hlajenju ali kemičnih postopkih se sproščajo hlapi amoniaka, različni organski hlapi pa ustvarjajo jedke premaze na kovinskih površinah. Zaradi korozije na zunanji strani plašča je stena tanjša, kar sčasoma vodi do lukenj, ki prepuščajo procesno tekočino ali elektriko. Redno preverjanje zunanjih površin odkrije to poškodbo, preden povzroči večjo okvaro.

Notranja rja, čeprav jo je težje opaziti, je prav tako slaba. Procesne tekočine, ki pridejo skozi priključna tesnila ali preboje v plašču, pridejo v stik z uporovnim elementom in izolacijo iz magnezijevega oksida. Voda, vodne raztopine ali pare, ki se lahko kondenzirajo v tekočino, ob segrevanju postanejo jedke. Ko je suh, je magnezijev oksid odličen toplotni prevodnik in električni izolator. Ko pa pride v stik z ionskimi raztopinami, postane prevoden. To notranje onesnaženje povzroča ozemljitvene napake, nenavadne vrednosti upora in nepričakovane okvare.

Pri izbiri materialov zaščita terminalov presega le ovoj. Epoksi tesnila, teflonski vodniki in silikonski gumijasti škornji ščitijo mesta, kjer se konča zaščita plašča. Ti deli morajo biti sposobni ravnati s kemikalijami v svoji okolici, hkrati pa morajo biti prožni in ne prepuščati elektrike. V težkih kemičnih okoljih končni konec običajno odpove pred segretim delom. To pomeni, da je izbira prave zlitine plašča prav tako pomembna kot pravilno tesnjenje.

Ko navadne zlitine ne delujejo ali niso stroškovno-učinkovite, so zaščitni premazi možnost. Različne vrste premazov, kot so keramika, polimeri in kovine, lahko ščitijo pred določenimi snovmi. Toda premazi imajo tudi svoje težave, kot so neusklajenost toplotnega raztezanja, luknjičaste napake in poškodbe med namestitvijo. Pri prevlečenih grelnikih morate biti zelo previdni in morda bodo potrebni dodatni koraki za njihovo zamenjavo. Od značilnosti aplikacije in zmožnosti njenega posodabljanja je odvisno, ali uporabiti prevlečene grelnike ali izboljšane osnovne materiale.

Preizkušanje kemične združljivosti se morda zdi samoumevno, vendar ga ljudje pogosto zanemarjajo, ker nimajo časa ali mislijo, da vedo, kaj so "standardni" materiali. Preskušanje predvidenih materialov s potopitvijo v dejanske procesne tekočine, pri delovnih temperaturah in s toplotnim ciklom, kaže napake, ki bi jih laboratorijske meritve lahko spregledale. Procesne tekočine imajo pogosto majhne količine nečistoč, produktov oksidacije, ki niso bili načrtovani, ali spremenljive sestave, ki spremenijo njihovo jedkost. Testiranje v resničnem svetu, tudi v enostavnejših oblikah, preprečuje, da bi se proizvodna oprema pokvarila in stala veliko denarja.

Na skupne stroške lastništva sčasoma vpliva korozija, kar vpliva na ekonomičnost izbire materiala. Jasno je, da je grelnik, ki stane dvakrat dražje, a zdrži petkrat dlje, boljši. Toda ta ocena mora upoštevati stroške namestitve, zamudo, možno izgubo izdelka in varnostna tveganja, ki jih prinašajo nepričakovane okvare. Pametno naročanje upošteva več kot le ceno artikla. Upošteva tudi stroške v celotni življenjski dobi predmeta.

Tudi okoljska pravila otežujejo izbiro materialov. Določene uporabe, kot je stik s hrano in medicinska oprema, dovoljujejo le določene zlitine in površinske obdelave. Na dele priključkov in notranje materiale vplivajo skladnost z RoHS in primerljivi predpisi. Zaradi teh pravil je težje izbrati materiale, vendar je tudi jasno, katere so primerne za uporabo.