عند أي تركيز محدد لحمض الهيدروكلوريك عند 50 درجة مئوية، يمكن لغمد من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 1.2 ملم 316 أن يخترق الحفر خلال 500 ساعة من التسخين المستمر بالغمر؟

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بشكل عام مادة هامشية للسخانات الغاطسة الكهربائية المحددة من قبل مهندسي العمليات الكيميائية لواجب حمض الهيدروكلوريك في تخليل المعادن وتصحيح الرقم الهيدروجيني وأنظمة التجديد. حمض الهيدروكلوريك هو حمض مختزل عدواني للغاية. تستهدف أيونات الكلوريد الطبقة السلبية في الفولاذ المقاوم للصدأ. على عكس حمض الكبريتيك أو النيتريك، لا يوجد نطاق تركيز يتمتع فيه بمقاومة جيدة حقًا لـ 316. ومع ذلك، عند درجات حرارة معتدلة في المحاليل المخففة جدًا، قد يعطي 316 عمرًا مقبولاً للتطبيقات غير -الحرجة. يعتمد الوقت الذي يستغرقه انتشار الحفر من السطح الخارجي إلى الجدار الداخلي على سمك جدار الغلاف. تتناول هذه المقالة قياس تركيز حمض الهيدروكلوريك المحدد عند 50 درجة والذي يتسبب في اختراق غمد 316 بقطر 1.2 مم خلال 500 ساعة من التشغيل المستمر عند متوسط ​​كثافات الواط الصناعية.

"تآكل التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ 316 في حمض الهيدروكلوريك المخفف.
يحدث تآكل 316 في حمض الهيدروكلوريك على شكل تأليب، وليس ترقق موحد. إذا تشكلت حفرة عند وجود عيب سطحي أو اشتمال أو ضعف في الفيلم السلبي، فسوف تنتشر بسرعة بسبب طبيعة التحفيز الذاتي لهجوم الكلوريد. تقل إمكانية التنقر الحرجة لـ 316 في محاليل الكلوريد مع زيادة درجة الحرارة وتركيز الكلوريد. يبلغ تركيز كلوريد العتبة لبدء الحفرة حوالي 50-100 جزء في المليون (0.005-0.01% حمض الهيدروكلوريك) عند 50 درجة. أقل من هذه العتبة يكون الحفر نادرًا ومعدلات التآكل النموذجية أقل من 0.05 مم / سنة. وبعد هذه العتبة، من المحتمل حدوث التنقر ويزداد معدل انتشار الحفرة بسرعة مع محتوى الكلوريد. يتم التحكم في وقت الاختراق لغمد جدار 1.2 مم من خلال معدل انتشار الحفرة بعد البدء. وتتراوح معدلات الانتشار عند 50 درجة من 0.01 ملم/ساعة في 0.1% حمض الهيدروكلوريك إلى 0.10 ملم/ساعة في 1% حمض الهيدروكلوريك. معدل الانتشار هو ~0.03-0.05 مم/ساعة لـ 0.5% حمض الهيدروكلوريك، مما يعني أنه سيتم اختراق جدار بقطر 1.2 مم بعد 24-40 ساعة من بداية الثقب. اعتمادًا على جودة السطح والأحمال المتبقية، فإن عمر الخدمة بالكامل يتراوح من 120 إلى 540 ساعة، بما في ذلك وقت الحث من 100 إلى 500 ساعة لبدء الحفرة.

التركيز الحرج لمدة 500 ساعة
يتم التنبؤ بعمر الخدمة التالي من خلال اختبار الغمر لعينات غمد 316 مقسمة عند 50 درجة وتلميع السطح النموذجي للسخانات التجارية. عند تركيز 0.05% من حمض الهيدروكلوريك (500 جزء في المليون من الكلوريد)، تكون بداية التنقر حوالي 800-1200 ساعة ويكون الانتشار بطيئًا عند 0.005 مم في الساعة. 1.2 مم وسيستمر الغلاف لمدة 1000-1500 ساعة بشكل عام. عند 0.10% حمض الهيدروكلوريك، يتم تقليل وقت البدء إلى 400-600 ساعة مع الانتشار عند 0.010-0.015 مم/ساعة، لفترة إجمالية قدرها 500-800 ساعة. عند 0.15% حمض الهيدروكلوريك يبدأ خلال 200-300 ساعة، التكاثر 0.020-0.025 ملم في الساعة إجمالي العمر 300-500 ساعة. البدء 100-200 ساعة عند 0.20% حمض الهيدروكلوريك الانتشار 0.030-0.040 ملم/ساعة إجمالي الحياة 150-300 ساعة التركيز الأساسي لحمض الهيدروكلوريك لمدة 500 ساعة هو حوالي 0.12 إلى 0.14%. عند هذا التركيز أو أقل، هناك فرصة كبيرة لبقاء غمد 316 مقاس 1.2 مم لمدة 500 ساعة تشغيل متواصلة. وفوق هذا التركيز يكون متوسط ​​العمر المتوقع أقل من 500 ساعة. هذه القيم مخصصة لكثافة واط تبلغ 5-8 واط/سم² مما يزيد من درجة حرارة سطح الغلاف إلى حوالي 55-60 درجة. عند زيادة كثافة الواط، تؤدي درجة حرارة السطح المرتفعة إلى تقليل التركيز الحرج بشكل أكبر.

تركيز خدمة حمض الهيدروكلوريك ومصفوفة سماكة الجدار
يوضح الجدول أدناه سمك جدار الغلاف الموصى به البالغ 316 لحمض الهيدروكلوريك عند درجة حرارة 50 لمدة الخدمة المقصودة. تفترض القيم كثافة واط تتراوح من 5 إلى 8 واط/سم2 وسطح متأرجح عادي

تركيز حمض الهيدروكلوريك (جزء في المليون) المعدل المتوقع لنمو الحفرة عند 50 درجة الحد الأدنى 316 سمك الجدار لمدة 500 ساعة الحد الأدنى لسمك الجدار لمدة 1000 ساعة توصية
أقل من 0.05%< 500 ppmBelow 0.005 mm/hour 0.8 mm 1.0 mm 316 acceptable for intermittent service 
0.05 – 0.10% 500 – 1,000 جزء في المليون 0.005 – 0.015 مم/ساعة 1.0 مم 1.6 مم 316 هامشيًا؛ توقع حياة قصيرة
0.10 – 0.15% 1,000 – 1,500 جزء في المليون 0.015 – 0.025 ملم/ساعة 1.2 ملم 2.0 ملم 316 لا يوصى به للخدمة المستمرة
0.15 – 0.20% 1,500 – 2,000 جزء في المليون 0.025 – 0.040 مم/ساعة 1.6 مم 2.5 مم تيتانيوم أو تنتالوم
0.20 – 0.50% 2,000 – 5,000 جزء في المليون 0.040 – 0.100 مم/ساعة غير عملي، لا أستطيع القيام بذلك، هناك حاجة إلى التيتانيوم
أكثر من 0.50% أكثر من 5000 جزء في المليون أكثر من 0.100 مم/ساعة غير مقبول غير متوافق استخدم التدفئة غير المعدنية
إذا كان تركيز حمض الهيدروكلوريك أعلى من 0.15% عند 50 درجة، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ 316 ليس مادة جيدة للاستخدام بغض النظر عن سمك الجدار. إن سرعة معدل انتشار الحفرة والمخاطر الكبيرة لحدوث ثقب مفاجئ دون سابق إنذار هي أمور مثيرة للقلق. يتمتع التيتانيوم (الدرجة 2 أو الدرجة 7) بمقاومة جيدة لحمض الهيدروكلوريك المخفف حتى تركيز 1% عند 50 درجة مئوية، مع معدلات تآكل <0.01 مم سنويًا. لتركيزات أعلى أو درجات الحرارة تحتاج التنتالوم. عند اختيار سخانات لخدمة حمض الهيدروكلوريك حيث يتم أخذ 316 في الاعتبار، يجب على المهندسين تحديد اختبار قسيمة التآكل باستخدام حمض العملية الفعلي وعينة من مادة الغلاف عند درجة حرارة السطح المتوقعة. تعطي البيانات المنشورة تقديرات ولكن سلوك التنقر يتأثر بشدة بنقاء الحمض الفعلي والتحكم في درجة الحرارة. غالبًا ما تكون تكلفة فشل سخان واحد في حمض الهيدروكلوريك - بما في ذلك تلوث محلول العملية بالأيونات المعدنية - أكثر من تكلفة الترقية إلى التيتانيوم. النصيحة الهندسية الحكيمة عند 50 درجة وما فوق 0.1% هي تجنب 316 تمامًا.