في أي تركيبة محددة من تركيز هيدروكسيد الصوديوم ودرجة حرارة سطح الغلاف التي تتطلب غمدًا من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 1.6 ملم 316 استبدالًا كل 12 شهرًا في خدمة سخان فوهة تنظيف الخزان؟

عادةً ما يكون لدى مهندسي الصيانة المسؤولين عن أنظمة تنظيف الخزانات في مرافق تجهيز الأغذية وتصنيع المشروبات والمنشآت الكيميائية سخانات غاطسة كهربائية موضوعة في خزانات محلول التنظيف للحفاظ على درجة حرارة المنظفات. عامل التنظيف الرئيسي هو هيدروكسيد الصوديوم، وعادة ما يستخدم بتركيزات 2-5% ودرجات حرارة 70-85 درجة. تستخدم هذه السخانات عادةً غلافًا من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 1.6 مم 316 والذي يوفر حلاً جيدًا لمقاومة التآكل والمتانة الميكانيكية ضد تأثير رذاذ الفوهة. ومع ذلك، فإن زيادة التآكل، بسبب مجموعات معينة من تركيز المادة الكاوية وارتفاع درجة حرارة سطح الغلاف (كثافة الواط)، يمكن أن تقصر من عمر الخدمة إلى 12 شهرًا أو أقل. تحدد هذه المقالة بالضبط النقاط التي يجب عندها استبدال غمد 316 مقاس 1.6 مم سنويًا لخدمة تسخين فوهة تنظيف الخزان.

سلوك التآكل الكاوي لـ 316 عند درجات حرارة سطحية عالية
عند درجات حرارة تصل إلى 80 درجة، يكون الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 316 سلبيًا في محاليل هيدروكسيد الصوديوم بتركيزات أقل من 5%، وله معدلات تآكل أقل من 0.1 مم/سنة. ومع ذلك، مع ارتفاع تدفق الحرارة، تزداد درجة حرارة سطح الغلاف، ويكون الفيلم السلبي أقل استقرارًا. معدل التآكل في 3% NaOH عند درجة حرارة سطحية 85 درجة أقل من 0,1 ملم في السنة. ويصل إلى 0.2-0.4 ملم كل عام عند 95 درجة. هو 0.5-1.0 ملم سنويا عند 105 درجة. المعدلات أعلى من 2 ملم/سنة عند 115 درجة. مع اختراق تآكل الغلاف بمقدار 1.6 مم إلى 1.0 مم (الحد الأدنى للسمك الهيكلي لمعظم التطبيقات) يستغرق 1-2 سنة بمعدل 1 مم سنويًا. يتراوح معدل التآكل من 0.6 إلى 0.8 ملم سنويًا عندما يصل مزيج تركيز المادة الكاوية ودرجة حرارة سطح الغلاف إلى حد الاستبدال لمدة 12 شهرًا والذي يستهلك الجدار الذي يبلغ سمكه 1.6 ملم إلى 1.0 ملم في 12 شهرًا.

عتبات التحول الحرجة لمدة خدمة تبلغ 12 شهرًا
يشير اختبار الغمر لـ 316 عينة في محاليل هيدروكسيد الصوديوم في درجات حرارة مناسبة لخدمة تنظيف الخزانات إلى أن المجموعات التالية من تركيز المادة الكاوية ودرجة حرارة سطح الغلاف توفر أقصى عمر خدمة يصل إلى 12 شهرًا لجدار يبلغ سمكه 1.6 مم:

تركيز هيدروكسيد الصوديوم (الوزن٪) درجة حرارة المحلول السائب درجة حرارة سطح الغلاف عند 8 وات / سم 2 (زيادة 20 درجة) معدل التآكل المتوقع عند درجة حرارة السطح وقت التخفيض من 1.6 مم إلى 1.0 مم (خسارة 0.6 مم) عمر الخدمة حتى الاستبدال 2٪ 70 درجة 90 درجة 0.15 - 0.25 مم / سنة 2.5 - 4 سنوات 3 - 5 سنوات 2٪ 80 درجة 100 درجة 0.30 - 0.50 ملم / سنة 1.2 - 2 سنة 1.5 - 2.5 سنة 2٪ 85 درجة 105 درجة 0.50 - 0.80 ملم / سنة 0.75 - 1.2 سنة 1 - 1.5 سنة 3٪ 70 درجة 90 درجة 0.20 - 0.35 ملم / سنة 1.7 - 3 سنوات 2 - 3.5 سنوات 3% 75 درجة 95 درجة 0.35 - 0.60 مم / سنة 1.0 - 1.7 سنة 1.2 - سنتان 3٪ 80 درجة 100 درجة 0.60 - 1.00 مم / سنة 0.6 - 1.0 سنة 0.8 - 1.2 سنة 4٪ 65 درجة 85 درجة 0.25 - 0.40 ملم/سنة 1.5 – 2.4 سنة 1.8 – 3 سنوات 4% 70 درجة 90 درجة 0.40 – 0.70 ملم/ سنة 0.9 – 1.5 سنة 1 – 1.8 سنة 4% 75 درجة 95 درجة 0.70 – 1.20 ملم/ سنة 0.5 – 0.9 سنة 0.6 – 1 سنة 5% 60 درجة 80 درجة 0.30 - 0.50 ملم / سنة 1.2 - 2 سنة 1.5 - 2.5 سنة 5٪ 65 درجة 85 درجة 0.50 - 0.85 ملم / سنة 0.7 - 1.2 سنة 0.8 - 1.5 سنة 5٪ 70 درجة 90
بالنسبة لنظام تنظيف الخزان الذي يحتوي على 3% NaOH عند درجة حرارة كتلة 80 درجة وسمك غلاف يبلغ 1.6 مم، تبلغ درجة حرارة سطح الغلاف حوالي 100 درجة عند 8 وات/سم^2. المعدل المتوقع للتآكل هو 0.6-1.0 ملم/سنة، مما يخفض سمك الجدار من 1.6 ملم إلى 1.0 ملم خلال 0.6-1.0 سنة. الاستبدال خلال 12 شهرًا على ما يرام. عندما تنخفض درجة حرارة الكتلة إلى 75 درجة تكون درجة حرارة السطح 95 درجة وبالتالي يكون معدل التآكل 0.35-0.60 ملم في السنة والعمر هو 1.2-2 سنة.

مظروف التشغيل الآمن لدورة الاستبدال لمدة 12 شهرًا
يوضح الجدول التالي الحد الأقصى الآمن لتركيز هيدروكسيد الصوديوم السائب ومجموعات درجات الحرارة لغلاف 316 مقاس 1.6 مم عند كثافات وات مختلفة لتمكين عمر الخدمة لمدة 12 شهرًا على الأقل قبل أن يتطلب تقليل سمك الجدار إلى 1.0 مم الاستبدال.

وات كثافة درجة الحرارة. من السائبة لمدة 2٪ درجة حرارة NaOH. من السائبة لمدة 3% هيدروكسيد الصوديوم درجة الحرارة. من السائبة لمدة 4% هيدروكسيد الصوديوم درجة الحرارة. بكميات كبيرة لـ 5% NaOH
4 واط/سم² (ارتفاع 10 درجات) آمن حتى 88 درجة آمن حتى 82 درجة آمن حتى 78 درجة آمن حتى 72 درجة 6 واط/سم² (ارتفاع 15 درجة) آمن حتى 83 درجة آمن حتى 77 درجة آمن حتى 73 درجة آمن حتى 67 درجة 8 واط/سم² (ارتفاع 20 درجة) آمن حتى 78 درجة آمن حتى 72 درجة آمن حتى 68 درجة آمن حتى 62 درجة 10 واط/سم² (ارتفاع 25 درجة) آمن حتى 73 درجة آمن حتى 67 درجة آمن حتى 63 درجة آمن حتى 57 درجة 12 واط/سم² (ارتفاع 30 درجة) آمن حتى 68 درجة آمن حتى 62 درجة آمن حتى 58 درجة آمن حتى 52 درجة
بالنسبة لنظام تنظيف الخزان النموذجي الذي يحتوي على 3% NaOH عند درجة حرارة كبيرة تبلغ 75 درجة، يؤدي غمد 1.6 مم 316 عند 8 وات/سم² إلى درجة حرارة سطحية تبلغ 95 درجة. درجة الحرارة الآمنة لـ 3% NaOH عند 8 وات/سم2 هي 72 درجة من الجدول. يتجاوز السخان الحد الآمن عند 75 درجة ولا يتم ضمان عمر الخدمة الذي يبلغ 12 شهرًا. يوفر تقليل كثافة الواط إلى 6 وات/سم2 (ارتفاع 15 درجة مئوية) حدًا آمنًا للكتلة يصل إلى 77 درجة مئوية، وبالتالي فإن 75 درجة مئوية مناسب للاستبدال لمدة 12 شهرًا.

تغييرات التصميم لإطالة عمر الخدمة لأكثر من 12 شهرًا
تم وصف ثلاثة تحسينات في التصميم يمكنها إطالة عمر الخدمة عندما تتطلب ظروف عملية تنظيف الخزان تركيزات كاوية ودرجات حرارة من شأنها أن تقصر عمر الغلاف 316 مقاس 1.6 مم على 12{31}}شهرًا. الأول هو خفض كثافة الواط باستخدام سخان ذو قطر أطول أو أكبر. يؤدي تقليل كثافة الواط من 8 وات/سم2 إلى 4 وات/سم2 إلى تقليل ارتفاع درجة حرارة سطح الغلاف من 20 درجة إلى 10 درجات، وهو ما يتوافق مع الانتقال من نظام التآكل لمدة عام واحد إلى نظام 2-3 سنوات عند معظم التركيزات. التغيير الثاني هو إضافة مؤقت لتشغيل المدفأة فقط عندما يتم تنظيف الخزان بشكل فعال، بدلاً من الحفاظ على درجة الحرارة 24/7. يعمل التشغيل المتقطع على تقليل الوقت عند درجة حرارة مرتفعة، مما يؤدي إلى إطالة عمر التقويم بعامل يعادل دورة العمل. إذا كان معدل التآكل في الساعة هو نفسه، فإن تشغيل السخان 4 ساعات في اليوم بدلاً من 24 ساعة في اليوم سوف يستمر لمدة أطول 6 مرات من حيث التقويم. كتغيير ثالث، تتم إضافة مثبط التآكل إلى محلول الكاوية. يمكن للسيليكات أو الفوسفات عند 100-200 جزء في المليون أن تقلل معدلات التآكل بنسبة 30-50% وتزيد من عمر الخدمة بنسبة 40-100%. إذا كان نظام تنظيف الخزان يحتاج إلى 4% NaOH عند 80 درجة ويعمل بشكل مستمر، فمن المشكوك فيه أن هذه التعديلات سوف تطيل عمر 316 لمدة 12 شهرًا. في هذه الظروف، يجب على المهندسين الترقية إلى سبيكة قائمة على النيكل مثل السبائك 600 أو السبائك 825، والتي تحافظ على معدلات التآكل أقل من 0.1 مم سنويًا في المحاليل الكاوية حتى تركيز 10% عند 100 درجة مئوية. عند طلب سخانات لخدمة تنظيف الخزانات، قم دائمًا بتزويد المورد بأقصى تركيز للمواد الكاوية ودرجة الحرارة السائبة ودورة العمل المتوقعة وفترة الاستبدال المطلوبة. إذا اقترح المصنع 316 لـ 4% NaOH عند 85 درجة دون توضيح انخفاض كثافة الواط أو عمر الخدمة المقدر، فهو لا يقدم مشورة هندسية مختصة. تعد عتبة الاستبدال لمدة 12 شهرًا لغلاف 316 مقاس 1.6 مم بمثابة دالة يمكن التنبؤ بها لتركيز المادة الكاوية ودرجة الحرارة بالجملة وكثافة الواط. من خلال تحديد درجة حرارة سطح الغلاف بشكل صحيح واستخدام معدلات التآكل في الجدول، يمكن للمهندسين التنبؤ بفترات الاستبدال وميزانية الصيانة، وتجنب أعطال السخان غير المتوقعة التي قد تعطل دورات التنظيف.