Ved hvilken spesifikk kombinasjon av natriumhydroksidkonsentrasjon og kappeoverflatetemperatur krever en 1,6 millimeter 316 rustfri stålkappe utskifting hver 12. måned i tankrengjøringsdysevarmerservice?

Vedlikeholdsingeniører som er ansvarlige for tankrengjøringssystemer i matforedling, drikkevareproduksjon og kjemiske anlegg har vanligvis elektriske varmeovner plassert i rengjøringsløsningstanker for å opprettholde vaskemiddeltemperaturen. Hovedrengjøringsmidlet er natriumhydroksid, vanligvis brukt i konsentrasjoner på 2-5 % og temperaturer på 70-85 grader. Disse varmeovnene bruker vanligvis 1,6 mm 316 rustfritt stålkappe som gir godt kompromiss med hensyn til korrosjonsmotstand og mekanisk holdbarhet mot dysespraystøt. Økt korrosjon, på grunn av visse kombinasjoner av kaustisk konsentrasjon og høy overflatetemperatur (watt-tetthet), kan imidlertid forkorte levetiden til 12 måneder eller mindre. Denne artikkelen definerer nøyaktig punktene der en 1,6 mm 316 kappe skal skiftes årlig for tankrengjøringsdyseoppvarming.

Kaustisk korrosjonsoppførsel av 316 ved høye overflatetemperaturer
Ved temperaturer opp til 80 grader er rustfritt stål av type 316 passivt i løsninger av natriumhydroksid med konsentrasjoner under 5 %, og har korrosjonshastigheter på mindre enn 0,1 mm/år. Men med økningen av varmefluksen øker kappens overflatetemperatur, og den passive filmen er mindre stabil. Korrosjonshastigheten i 3 % NaOH ved en overflatetemperatur på 85 grader er mindre enn 0,1 mm per år. Den går opp til 0,2-0,4 mm hvert år ved 95 grader. det er 0,5–1,0 mm per år ved 105 grader . Prisene er over 2 mm/år ved 115 grader. Med en 1,6 mm kappe korrosjonsgjennomtrengning til 1,0 mm (minimum strukturell tykkelse for de fleste bruksområder) tar det 1-2 år ved 1 mm per år. 12-måneders utskiftingsterskel nås når kombinasjonen av kaustisk konsentrasjon og mantelens overflatetemperatur gir en korrosjonshastighet på ca. 0,6-0,8 mm per år som forbruker 1,6 mm veggen til 1,0 mm på 12 måneder.

Livsterskler for kritisk design (12 måneder)
Basert på nedsenkingstesting av 316 prøver i natriumhydroksidløsninger ved temperaturer som er relevante for tankrengjøring, gir følgende kombinasjoner av kaustisk konsentrasjon og manteloverflatetemperatur en maksimal levetid på 12 måneder for en 1,6 mm vegg.

Konsentrasjon av natriumhydroksid (vekt %) Bulkløsningstemperatur Kappe Overflatetemperatur ved 8 W/cm² (20 graders stigning) Forventet korrosjonshastighet ved overflatetemperatur Tid til å redusere 1,6 mm til 1,0 mm Levetid til utskifting 2 % 70 grader 90 grader 0,15 – 0,25 mm – 0,25 mm/år 0,15 – 0,25 mm/år 0,25 mm/år. 80 grader 100 grader 0,30 – 0,50 mm/år 1,2 – 2,0 år 1,5 – 2,5 år 2 % 85 grader 105 grader 0,50 – 0,80 mm/år 0,75 – 1,2 år 1 – 1,5 år 3 % 70 grader 0,500 grader 0,500 grader 0,500 3,0 år 2 – 3,5 år 3 % 75 grader 95 grader 0,35 – 0,60 mm/år 1,0 – 1,7 år 1,2 – 2 år 3 % 80 grader 100 grader 0,60 – 1,00 mm/år 0,6 – 1,0 år 1,5 % 0,5 0,8 – 5 grader – 0,40 mm/år 1,5 – 2,4 år 1,8 – 3 år 4 % 70 grader 90 grader 0,40 – 0,70 mm/år 0,9 – 1,5 år 1 – 1,8 år 4 % 75 grader 95 grader 0,70 – 1,20 mm/år 0,70 – 1,20 mm/år 09 – 50 %. 60 grader 80 grader 0,30 – 0,50 mm/år 1,2 – 2,0 år 1,5 – 2,5 år 5 % 65 grader 85 grader 0,50 – 0,85 mm/år 0,7 – 1,2 år 0,8 – 1,5 år 5 % 70 grader 50,0 mm – 9,0 mm 0,7 år 0,5 – 0,8 år
Overflatetemperaturen på kappen i et 3% NaOH tankrengjøringssystem ved 80 graders bulktemperatur med en 1,6 mm kappe ved 8W/cm2 er rundt 100 grader. Den anslåtte korrosjonshastigheten er 0,6 til 1,0 mm per år, og reduserer veggen til 1,0 mm på 0,6 til 1,0 år. Riktig utskifting om tolv måneder. Bulktemperatur til 75 grader reduserer overflatetemperaturen til 95 grader, reduserer korrosjonshastigheten til 0,35-0,60 mm/år og øker levetiden til 1,2-2 år.

Sikker driftskonvolutt for 12-måneders utskiftingsplan
Tabellen nedenfor viser den maksimale sikre bulktemperaturen for natriumhydroksid for en 1,6 mm 316 kappe ved forskjellige watttettheter som vil sikre en levetid på minst 12 måneder før veggtykkelsen reduseres til under 1,0 mm som krever utskifting.

Watt-tetthet (temperaturstigning) Maks. Bulk Temp. for 2 % NaOH Maks. Bulk Temp. for 3 % NaOH Maks. Bulk Temp. for 4 % NaOH Maks. Bulk Temp. for 5% NaOH
4 W/cm2 (10 graders stigning) 88 grader 82 grader 78 grader 72 grader 6 W/cm2 (15 graders stigning) 83 grader 77 grader 73 grader 67 grader 8 W/cm2 (20 graders stigning) 78 grader 72 grader 68 grader 62 grader 10 W/cm2 (25 grader) 76 grader 12 W/cm2 (30 graders stigning) 68 grader 62 grader 58 grader 52 grader
For et typisk tankrengjøringssystem med 3 % NaOH ved 75 graders bulktemperatur med 8 W/cm² (20 graders stigning, 95 graders overflate) er den sikre bulkgrensen 72 grader. Ved 75 grader er varmeren over sikkerhetsgrensen, og tillater ikke 12 måneders levetid. Å redusere watt-tettheten til 6 W/cm2 (15 graders stigning, 90 graders overflate) gir en sikker bulkgrense på 77 grader, derfor er 75 grader bra for 12-måneders erstatning.

Designendringer for å forlenge livet utover 12 måneder
Tre justeringer kan forlenge levetiden til en 1,6 mm 316 kappe til 12 måneder under tankrengjøringsforhold. Den ene er å bruke en lengre varmeovn for å senke watt-tettheten. 8 W/cm 2 til 4 W/cm 2, overflatetemperaturøkningen reduseres fra 20 grader til 10 grader, overgang fra 1-års-regimet til 2-3-års-regimet. Den andre endringen er å kjøre på periodisk basis. Hvis en varmeovn går 4 timer i døgnet i stedet for 24 timer i døgnet, vil den vare 6 ganger så lenge i kalendertermer. Den tredje endringen er introduksjonen av en korrosjonsinhibitor. Silikater eller fosfater ved 100-200 ppm kan redusere korrosjonshastigheten med 30-50 %. Der 4 % NaOH ved 80 grader er nødvendig for å kjøre kontinuerlig, bør oppgraderingen til Alloy 600 eller Alloy 825 som kan opprettholde korrosjonshastigheter under 0,1 mm per år under disse forholdene vurderes av ingeniører. Nevn alltid maksimal kaustisk konsentrasjon, bulktemperatur, driftssyklus og ønsket utskiftingsintervall når du spesifiserer varmeovner for tankrengjøring. Hvis en produsent foreslår 316 for 4 % NaOH ved 85 grader, men ikke nevner watt-tetthetsreduksjon, gir han ikke kompetente råd. 12-måneders utskiftingsterskel kan forutsies som en funksjon av kaustisk konsentrasjon, bulktemperatur og watttetthet, og muliggjør dermed pålitelig forutsigelse av varmeapparatets levetid og vedlikeholdsplanlegging.