Ved hvilken spesifikk konsentrasjon av saltsyre ved 50 grader Celsius erfarer en 1,2 millimeter 316 rustfri stålkappe gropinntrengning innen 500 timer med kontinuerlig nedsenkingsoppvarming?
Legg igjen en beskjed
316 rustfritt stål er generelt ansett som et marginalt materiale for elektriske varmeovner spesifisert av kjemiske prosessingeniører for saltsyrebruk i metallbeising, pH-korreksjon og regenereringssystemer. Saltsyre er en svært aggressiv reduserende syre. Kloridioner retter seg mot det passive laget på rustfritt stål. I motsetning til svovelsyre eller salpetersyre er det ikke noe konsentrasjonsområde der den har veldig god motstand for 316. Ved milde temperaturer i svært fortynnede løsninger kan imidlertid 316 gi akseptabel levetid for ikke-kritiske bruksområder. Tiden det tar for groper å forplante seg fra ytterflaten til innerveggen avhenger av veggtykkelsen på kappen. Denne artikkelen rapporterer målingen av den spesifikke saltsyrekonsentrasjonen ved 50 grader som forårsaker gropgjennomtrengning av en 1,2 mm 316 kappe i 500 timers kontinuerlig drift ved gjennomsnittlig industriell watttetthet.
"Gropkorrosjon av 316 rustfritt stål i fortynnet HCl.
Korrosjonen av 316 i saltsyre oppstår som gropdannelse, ikke jevn fortynning. Hvis en grop dannes ved en overflatefeil, inkludering eller svakhet i den passive filmen, vil den forplante seg raskt på grunn av den autokatalytiske naturen til kloridangrep. Det kritiske groppotensialet til 316 i kloridløsninger avtar med økende temperatur og kloridkonsentrasjon. Terskelkloridkonsentrasjonen for pitstart er ca. 50-100 ppm (0,005-0,01 % HCl) ved 50 grader . Under denne terskelen er gropdannelse sjelden og typiske korrosjonshastigheter er mindre enn 0,05 mm/år. Utover denne terskelen er det sannsynlig at gropdannelse er, og forplantningshastigheten øker raskt med kloridinnholdet. Tiden til penetrering for en 1,2 mm veggkappe styres av gropen forplantningshastighet etter initiering. Forplantningshastighetene ved 50 grader varierer fra 0,01 mm/time i 0,1 % HCl til 0,10 mm/time i 1 % HCl. Forplantningshastigheten er ~0,03–0,05 mm/time for 0,5 % HCl, noe som antyder at en 1,2 mm vegg ville bli penetrert 24–40 timer etter starten av et hull. Avhengig av overflatekvalitet og restlast er hele levetiden 120-540 timer, inkludert en induksjonstid på 100-500 timer for pitstart.
Kritisk konsentrasjon for 500-timers liv
Følgende levetider er spådd fra nedsenkingstesting av 316 hylsterprøver ved 50 grader og en overflatepolering som er typisk for kommersielle varmeovner. Ved 0,05 % HCl (500 ppm klorid) er gropbegynnelsen omtrent 800–1 200 timer og forplantningen er treg med 0,005 mm per time . 1.2 mm kappe vil vare i 1 000-1 500 timer totalt. Ved 0,10 % HCl reduseres initieringstiden til 400-600 timer med forplantning ved 0,010-0,015 mm/t, i en total tid på 500-800 timer. Ved 0,15 % HCl begynner innen 200-300 timer. Forplantning 0,020-0,025 mm per time Total levetid 300-500 timer. Initiering 100-200 t ved 0,20 % HCl Formering 0,030-0,040 mm/t Total levetid 150-300 t Den essensielle konsentrasjonen av HCl for en 500-timers levetid er ca. 0,12 til 0,14 %. Ved eller under denne konsentrasjonen er det en betydelig sjanse for at en 1,2 mm 316 kappe vil overleve 500 kontinuerlige driftstimer. Over denne konsentrasjonen er forventet levealder under 500 timer. Disse verdiene er for en watttetthet på 5–8 W/cm² som øker kappens overflatetemperatur til omtrent 55–60 grader. Ved større watttettheter reduserer den høyere overflatetemperaturen den kritiske konsentrasjonen ytterligere.
Saltsyreservicekonsentrasjon og veggtykkelsesmatrise
Tabellen nedenfor viser anbefalte 316 kappeveggtykkelser for saltsyre ved 50 grader for tiltenkt levetid. Verdiene antar watttetthet på 5 til 8 W/cm2 og normal smed overflatefinish
HCl-konsentrasjon Kloridkonsentrasjon (ppm) Forutsagt gropveksthastighet ved 50 grader Minimum 316 veggtykkelse for 500-timers levetid Anbefalt minimum veggtykkelse for 1000-timers levetid
Under 0,05 %< 500 ppmBelow 0.005 mm/hour 0.8 mm 1.0 mm 316 acceptable for intermittent service
0,05 – 0,10 % 500 – 1000 ppm 0,005 – 0,015 mm/time 1,0 mm 1,6 mm 316 marginal; Forvent kort levetid
0,10 – 0,15 % 1 000 – 1 500 ppm 0,015 – 0,025 mm/time 1,2 mm 2,0 mm 316 anbefales ikke for kontinuerlig service
0,15 – 0,20 % 1500 – 2000 ppm 0,025 – 0,040 mm/time 1,6 mm 2,5 mm Titan eller tantal
0,20 – 0,50 % 2 000 – 5 000 ppm 0,040 – 0,100 mm/time Ikke praktiskKan ikke gjøre det Titan nødvendig
Over 0,50 % Over 5 000 ppmMer enn 0,100 mm/time Ikke akseptabeltIkke kompatibel Bruk ikke-metalloppvarming
Hvis konsentrasjonen av saltsyre er over 0,15 % ved 50 grader, er 316 rustfritt stål ikke et godt materiale å bruke uavhengig av veggtykkelse. Hastigheten til gropens utbredelse og den betydelige risikoen for brå perforering uten varsel er bekymringsfulle. Titan (grad 2 eller grad 7) har god motstand mot fortynnet saltsyre opp til 1 % konsentrasjon ved 50 grader C, med korrosjonshastigheter < 0,01 mm per år. For høyere konsentrasjoner eller temperaturer trenger du tantal. Ved valg av varmeovner for saltsyreservice der 316 vurderes, bør ingeniører spesifisere en korrosjonskupongtest med den faktiske prosesssyren og en prøve av kappematerialet ved forventet overflatetemperatur. Publiserte data gir estimater, men gropoppførselen er sterkt påvirket av faktisk syrerenhet og temperaturkontroll. Utgiftene til en enkelt varmeovnsfeil i saltsyre – inkludert metallionforurensning av prosessløsningen – er ofte mer enn kostnadene ved å oppgradere til titan. Det fornuftige ingeniørrådet ved 50 grader og over 0,1 % er å unngå 316 helt.
