في أي مجموعة محددة من تركيز حمض الهيدروكلوريك ودرجة حرارة سطح الغلاف، يتطلب الغلاف المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 1.6 ملم 316 الاستبدال كل 12 شهرًا في خدمة سخان خزان التجديد لأنظمة التبادل الأيوني؟

حمض الهيدروكلوريك هو المجدد القياسي لراتنجات التبادل الكاتيوني. * * لمهندسي المنشآت المسؤولين عن السخانات الغاطسة الكهربائية في أنظمة معالجة المياه بالتبادل الأيوني. يتم التجديد النموذجي باستخدام حمض الهيدروكلوريك بنسبة 5-10% عند درجات حرارة حقن تبلغ 20-40 درجة مئوية، ومع ذلك يتم تسخين خزانات التجديد غالبًا إلى 50-60 درجة لتحقيق الكفاءة. غالبًا ما يتم تصنيع هذه السخانات بغطاء من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مقاس 1.6 مم بسبب المقاومة العامة للتآكل في حمض الهيدروكلوريك الضعيف. ولكن في ظل تركيز حمض معين وارتفاع درجة حرارة سطح الغلاف بواسطة كثافة الواط، يتم تسريع التنقر والتآكل العام لتقليل عمر الخدمة إلى 12 شهرًا أو أقل. تخبرك هذه المقالة بالضبط بمكان تغيير غلاف 316 مقاس 1.6 مم على أساس سنوي في خدمة سخان خزان التجديد.

سلوك التآكل 316 في حمض الهيدروكلوريك المخفف
يتم مهاجمة الفيلم السلبي للفولاذ المقاوم للصدأ 316 بواسطة أيونات الكلوريد وحمض الهيدروكلوريك عدواني جدًا للفولاذ المقاوم للصدأ 316. أقل من 3% عند درجات حرارة أقل من 40 درجة، 316 يُظهر معدلات تآكل خفيفة تبلغ 0.1-0.3 ملم سنويًا. عند 5% حمض الهيدروكلوريك يرتفع المعدل إلى 0.5-1.0 ملم سنويا عند 40 درجة. شوهدت معدلات 1.0-2.0 ملم/سنة عند 8% حمض الهيدروكلوريك. عند تركيز 10% من حمض الهيدروكلوريك، تزيد المعدلات عن 2-4 ملم سنويًا. الحد الأدنى للسمك الهيكلي للغلاف الذي يبلغ 1.6 مم هو 0.6 مم تقريبًا. بمعدل تآكل يبلغ 1.0 مم/سنة، يحدث اختراق التآكل بمقدار 1.0 مم (من 1.6 مم إلى 0.6 مم) خلال 12 شهرًا. يتم تحديد عتبة الاستبدال لمدة 12 شهرًا عندما يؤدي تركيز حمض الهيدروكلوريك ودرجة حرارة سطح الغلاف إلى معدل تآكل يبلغ 0.8-1.2 ملم سنويًا.

عتبات حرجة لعمر الخدمة تبلغ 12 شهرًا
يشير اختبار الغمر لـ 316 عينة في حمض الهيدروكلوريك عند درجات حرارة مناسبة لخدمة خزان التجديد إلى أن المجموعات التالية من تركيز الحمض ودرجة حرارة سطح الغلاف ستوفر فترة خدمة قصوى تبلغ 12 شهرًا لجدار يبلغ سمكه 1.6 مم.

تركيز حمض الهيدروكلوريك (الوزن٪) درجة حرارة المحلول السائب درجة حرارة الغلاف درجة حرارة السطح عند 6 وات / سم² (ارتفاع 12 درجة) معدل التآكل المتوقع عند درجة حرارة السطح وقت التخفيض من 1.6 مم إلى 0.6 مم عمر الخدمة للاستبدال 3٪ 40 درجة 52 درجة 0.2 - 0.4 مم / سنة 2.5 - 5.0 سنوات 3 - 6 سنوات 3٪ 50 درجة 62 درجة 0.4 - 0.7 ملم/سنة 1.4 – 2.5 سنة 1.8 – 3 سنوات 3% 55 درجة 67 درجة 0.6 – 1.0 ملم/ سنة 1.0 – 1.7 سنة 1.2 – سنتين 5% 35 درجة 47 درجة 0.4 – 0.7 ملم/ سنة 1.4 – 2.5 سنة 1.8 – 3 سنوات 5% 40 درجة 52 درجة 0.6 - 1.0 ملم / سنة 1.0 - 1.7 سنة 1.2 - سنتين 5٪ 45 درجة 57 درجة 0.9 - 1.4 ملم / سنة 0.7 - 1.1 سنة 0.9 - 1.3 سنة 5٪ 50 درجة 62 درجة 1.2 - 1.8 ملم / سنة 0.6 - 0.8 سنة 0.7 - 1.0 سنة 8% 30 درجة 42 درجة 0.6 – 1.0 ملم/ سنة 1.0 – 1.7 سنة 1.2 – سنتان 8% 35 درجة 47 درجة 0.9 – 1.4 ملم/ سنة 0.7 – 1.1 سنة 0.9 – 1.3 سنة 8% 40 درجة 52 درجة 1.3 – 2.0 ملم/ سنة 0.5 – 0.8 سنة 0.6 – 1.0 سنة 10% 25 درجة 37 درجة 0.8 – 1.2 ملم/ سنة 0.8 – 1.3 سنة 1.0 – 1.5 سنة 10% 30 درجة 42 درجة 1.1 – 1.7 ملم/ سنة 0.6 – 0.9 سنة 0.7 – 1.1 سنة 10% 35 درجة 47 درجة 1.6 – 2.4 ملم/سنة 0.4 – 0.6 سنة 0.5 – 0.8 سنة
بالنسبة لغمد 1.6 مم عند 6 وات/سم2 في خزان تجديد التبادل الأيوني مع 5% حمض الهيدروكلوريك عند درجة حرارة كتلة 45 درجة، سيكون سطح الغلاف حوالي 57 درجة. من المتوقع أن يصل معدل التآكل إلى 0.9-1.4 ملم/سنة بحيث ينخفض ​​الجدار الذي يبلغ سمكه 1.6 ملم إلى 0.6 ملم خلال 0.7-1.1 سنة. الاستبدال لمدة 12 شهرًا مناسب. يؤدي خفض درجة الحرارة إلى 40 درجة إلى تقليل درجة حرارة السطح إلى 52 درجة، ومعدل التآكل إلى 0.6-1.0 ملم سنويًا، وزيادة العمر الافتراضي إلى 1.2-2 سنة.

مظروف التشغيل الآمن لبرنامج الاستبدال لمدة 12 شهرًا
يوفر الجدول المصاحب أقصى درجة حرارة آمنة لحمض الهيدروكلوريك السائب عند كثافات وات مختلفة لتوفير عمر خدمة يصل إلى 12 شهرًا على الأقل قبل تدهور الجدار إلى 0.6 مم، وهو ما يتطلب استبدال غمد 316 مقاس 1.6 مم.

كثافة واط (ارتفاع درجة الحرارة) ماكس. درجة الحرارة السائبة. لمدة 3٪ حمض الهيدروكلوريك كحد أقصى. درجة الحرارة السائبة. لمدة 5% حمض الهيدروكلوريك كحد أقصى. درجة الحرارة السائبة. لـ 8% حمض الهيدروكلوريك كحد أقصى. درجة الحرارة السائبة. لـ 10% حمض الهيدروكلوريك
4 واط/سم2 (ارتفاع 8 درجات) 60 درجة 52 درجة 44 درجة 38 درجة 6 واط/سم2 (ارتفاع 12 درجة) 56 درجة 48 درجة 40 درجة 34 درجة 8 واط/سم2 (ارتفاع 16 درجة) 52 درجة 44 درجة 36 درجة 30 درجة 10 واط/سم2 (ارتفاع 20 درجة) 48 درجة 40 درجة 32 درجة 26 درجة
بالنسبة لخزان تجديد حمض الهيدروكلوريك 5%، عند درجة حرارة كتلة 45 درجة و6 وات/سم2 (ارتفاع 12 درجة، سطح 57 درجة) فإن حد الحجم الآمن هو 48 درجة. يوجد المدفأة في المنطقة الآمنة عند درجة حرارة 45 درجة ومن الممكن أن تدوم الخدمة لمدة 12 شهرًا. مع الاستبدال السنوي، يتم تجاوز الحد الآمن للحجم البالغ 50 درجة ولا يمكن ضمانه.

تعديلات على التصميم لتحسين المتانة بعد 12 شهرًا
عندما تحتاج ظروف التجديد إلى غمد 316 مقاس 1.6 مم ويكون العمر الافتراضي 12 شهرًا غير كافٍ، يمكن إجراء 3 تعديلات لتعزيز عمر الخدمة. الأول هو تقليل كثافة الواط باستخدام سخان أطول. يؤدي التخفيض من 6 وات/سم2 إلى 4 وات/سم2 إلى تقليل ارتفاع درجة حرارة السطح من 12 درجة مئوية إلى 8 درجة مئوية، والانتقال من نظام 12 شهرًا إلى نظام 1.5-2 سنة لـ 5% حمض الهيدروكلوريك عند 45 درجة مئوية. التغيير الثاني هو تقليل مدة التلامس الحمضي عن طريق تسخين خزان التجديد فقط أثناء جزء التسخين المسبق من العملية وليس أثناء جزء حقن الحمض من العملية. إن السخان الذي يعمل لمدة 4 ساعات في كل دورة تجديد مقارنة بـ 12 ساعة سيستمر لمدة أطول بثلاث مرات في وقت التقويم. التعديل النهائي هو التغيير إلى الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السيليكون مثل سبيكة 20 أو غمد مغلف بالتنتالوم. تبلغ معدلات تآكل السبيكة 20 أقل من 0.1 مم/سنة في 5-10% من حمض الهيدروكلوريك عند 60 درجة، مما يوفر عمر خدمة يزيد عن 10 سنوات. بالنسبة لمحطات معالجة المياه حيث يتم التجديد على أساس يومي، عادة ما تكون تكلفة العمالة لاستبدال السخان سنويًا أكبر من التكلفة الإضافية لسخان Alloy 20. عند تحديد السخانات لخدمة تجديد التبادل الأيوني، حدد دائمًا محتوى حمض الهيدروكلوريك الصحيح ودرجة الحرارة الإجمالية وتكرار التجديد. الشركة المصنعة التي تقترح 316 لـ 8% حمض الهيدروكلوريك عند 50 درجة دون الإشارة إلى مدة الخدمة المتوقعة لا تقدم نصيحة معقولة. يمكن التنبؤ بعتبة الاستبدال لمدة 12 شهرًا لغمد 1.6 مم 316 في خدمة حمض الهيدروكلوريك كدالة للتركيز ودرجة الحرارة الإجمالية وكثافة الواط، مما يسمح بالتنبؤ الدقيق بعمر السخان في عمليات معالجة المياه.