При којој специфичној комбинацији концентрације органске киселине и површинске температуре омотача 1,2 милиметара 316 од нерђајућег челика захтева замену сваких девет месеци у ЦИП сервису лимунске киселине за обраду пића?

Лимунска киселина је стандардна хемикалија за уклањање каменца и чишћење за чисте-ин{1}}системе за инжењере одржавања у преради пића, млечним производима и производњи хране. Типични ЦИП раствори користе 1-3% лимунске киселине на 70-85°Ц. Ови грејачи обично имају плашт од нерђајућег челика од 1,2 мм 316, како би се омогућио брз температурни одзив и да би се уклопили у ограничену површину која је доступна на ЦИП клизачима. Међутим, за неке комбинације концентрације лимунске киселине и високе површинске температуре омотача због густине вати, повећана општа корозија може ограничити радни век на девет месеци или мање. Овај рад наводи тачне локације на којима се плашт од 1,2 мм 316 мора заменити сваких девет месеци током ЦИП сервиса лимунске киселине.

Високотемпературно корозивно понашање 316 у лимунској киселини
Лимунска киселина је слаба органска киселина и није тако агресивна као минералне киселине, али ипак може изазвати значајну корозију нерђајућег челика 316 на екстремним температурама. Лимунска киселина се разликује од хлороводоничне или сумпорне киселине по томе што не изазива удубљење, али уједначена укупна корозија. 316 показује стопе корозије испод 0,05 мм годишње при концентрацијама испод 5% на температурама испод 70°Ц. Брзина корозије је подређена Аррхениусовом закону са повећањем температуре. На 80°Ц стопа у 2% лимунске киселине је отприлике 0,1-0,2 мм годишње. На 90 степени износи 0,3-0,6 мм сваке године. Стопе су веће од 1 мм/годишње на 100°Ц. За јакну од 1,2 мм, минимална дебљина конструкције за задржавање притиска је реда величине 0,5 мм. Стопа корозије је 0,93 мм/год. Продор корозије након 9 месеци је 0,7 мм (од 1,2 мм до 0,5 мм). Граница замене од девет месеци је испуњена када комбинација концентрације лимунске киселине и температуре површине омотача даје стопу корозије од око 0,8-1,2 мм годишње.

Критични прагови радног века од 9 месеци
Тестирање урањањем 316 узорака у раствор лимунске киселине на температурама репрезентативним за ЦИП услугу пића показује да ће следеће комбинације концентрације киселине и температуре површине омотача обезбедити девет-максимални радни век за дебљину зида од 1,2 мм.

Концентрација лимунске киселине (тежински %) Температура раствора у расути Површинска температура омотача на 8 В/цм² (пораст од 20°Ц) Очекивана стопа корозије при површинској температури Време за смањење од 1,2 мм до 0,5 мм Век трајања до замене 1% 75°Ц 95°Ц 0,20 мм – 325 година – 0,53 године. 4 године 1% 80°Ц 100°Ц 0,35 – 0,60 мм/годишње 1,2 – 2,0 године 1,5 – 2,5 године 1% 85°Ц 105°Ц 0,60 – 1,00 мм/годишње 0,7 – 1,2 године 0,9°Ц 0,9°Ц 0,7°Ц 0,9°Ц 2,0% 0,35 мм/година 2,0 – 3,5 године 2,5 – 4 године 2% 75°Ц 95°Ц 0,35 – 0,60 мм/год 1,2 – 2,0 године 1,5 – 2,5 године 2% 80°Ц 100°Ц 0,60 мм – 0,2 године 1,0.0. 1,5 година 2% 85°Ц 105°Ц 1,00 – 1,50 мм/годишње 0,5 – 0,7 година 0,6 – 0,9 година 3% 65°Ц 85°Ц 0,20 – 0,35 мм/годишње 2,0 – 3,5 година – 2,5% – 30°Ц 2,5% – 30°Ц 0,60 мм/годишње 1,2 – 2,0 године 1,5 – 2,5 године 3% 75°Ц 95°Ц 0,60 – 1,00 мм/годишње 0,7 – 1,2 године 0,9 – 1,5 године 3% 80°Ц 100°Ц 1,00 мм –/год. 0,9 година 4% 60°Ц 80°Ц 0,25 – 0,40 мм/годишње 1,8 – 2,8 године 2 – 3,5 године 4% 65°Ц 85°Ц 0,40 – 0,70 мм/годишње 1,0 – 1,8 година 1,2% – 70°Ц 1,2% – 70°Ц 1,20 мм/годишње 0,6 – 1,0 година 0,8 – 1,2 године 4% 75°Ц 95°Ц 1,20 – 2,00 мм/годишње 0,4 – 0,6 година 0,5 – 0,7 година
За ЦИП систем за пиће са 2% лимунске киселине на температури масе од 80 степени и омотачем од 1,2 мм при 8 В/цм 2 , температура површине омотача је око 100 степени . Предвиђена стопа корозије је 0,6-1,0 мм/годишње што ће смањити зид од 1,2 мм на 0,5 мм за 0,7-1,2 године. Замена од девет месеци је оправдана. Смањење температуре на 75°Ц смањује површинску температуру на 95°Ц, брзину корозије на 0,35–0,60 мм/годишње и животни век на 1,5–2,5 године.

Деветомесечни распоред замене Безбедан рад
Следећи графикон приказује максималну безбедну температуру лимунске киселине у расутом стању за омотач од 1,2 мм 316 да би обезбедио радни век од најмање девет месеци пре него што деградација зида на 0,5 мм захтева замену при различитим густинама у ватима.

Густина у ватима (пораст температуре) Максимална запреминска температура за 1% лимунске киселине Максимална запреминска температура за 2% лимунске киселине Максимална запреминска температура за 3% лимунске киселине Максимална запреминска температура за 4% лимунске киселине 4 В/цм² (10°Ц пораст) 88°Ц 83°Ц² 88°Ц 83°Ц (пораст од 15°Ц) 83°Ц 78°Ц 73°Ц 68°Ц 8 В/цм² (пораст од 20°Ц) 78°Ц 73°Ц 68°Ц 63°Ц 10 В/цм² (пораст од 25°Ц) 73°Ц 68°Ц 63°Ц 58°Ц 12°Ц (12°Ц) (12°Ц) ден: 58°Ц 53°Ц
Безбедна граница запремине је 73 степена за типичан ЦИП систем за пиће који користи 2% лимунске киселине на 80 степени масене температуре са 8 В/цм2 (20 степени пораста, 100 степени површине). Грејач ради преко безбедне границе на 80 степени Ц и не може се гарантовати радни век од девет месеци. Смањење густине у ватима на 4 В/цм2 (подизање од 10 степени, површина од 90 степени) доводи до безбедног ограничења запремине од 83 степена, што је довољно за девет-месечну замену на 80 степени.

Модификације дизајна за живот после девет месеци
Ако ЦИП услови за пиће захтевају омотач од 1,2 мм 316 и век од девет- месеци није довољан, три подешавања могу да продуже радни век. Први је да користите дужи грејач да бисте смањили густину у ватима. Смањење густине снаге са 8 В/цм² на 4 В/цм² доводи до смањења површинске температуре са 20°Ц на 10°Ц, а режим се мења са 9 месеци на 1,5-2,5 године. Друго подешавање је да се минимизира период излагања лимунској киселини тако што се грејач активира искључиво током фаза загревања, а не током рециркулације. Грејач који ради 2 сата дневно уместо 24 сата дневно ће трајати 12 пута дуже у календарском времену. Коначна измена је додавање инхибитора корозије. Комерцијални инхибитори лимунске киселине могу смањити стопу корозије за 40-60%. Инжењери би требало да одреде вишу легуру као што је легура 825 или титанијум за ЦИП системе који раде непрекидно и захтевају 3-4% лимунске киселине на 80-85 степени. Ови материјали показују стопе корозије мање од 0,05 мм/годишње у лимунској киселини на температурама до 100°Ц. Када специфицирате грејаче за ЦИП услугу за пиће, увек наведите стварни садржај лимунске киселине, температуру у расутом стању, очекивани радни циклус и жељени интервал замене. Произвођач који наводи 316 за 3% лимунске киселине на 85 степени без разматрања очекиваног века трајања није одговоран. Предвидљив однос концентрације, запреминске температуре и густине у ватима постоји за деветомесечни праг замене за 1,2 мм 316 омотач у лимунској киселини ЦИП сервис, пружајући прецизно предвиђање животног века грејача и планирање одржавања у постројењима за прераду пића.