Која је{0}}дебљина омотача заснована на доказима за 316 грејача од нерђајућег челика у 5% раствора натријум хипохлорита на 40 степени са повременим радним циклусима?

Фундаментална размена-услуга за оксидацију хлора

Натријум хипохлорит (НаОЦл) је један од најагресивнијих услова за било који нерђајући челик. Овај јак оксидирајући биоцид се широко користи у третману воде, бељењу и санитацији. Утиче на нерђајући челик 316 помоћу механизма који се разликује од хлоридног удубљења. Хипохлоритни јони могу оксидирати пасивни филм хром оксида директно до растворљивих хроматних врста, чиме се елиминише заштитни слој и излаже основни метал брзом нападу. 316 нерђајућег челика који се подвргава мерљивој уједначеној корозији и опаснијој корозији и пуцању под напоном. Дебљина је компромис између довољног метала да се носи са пројектованом дубином корозије и чињенице да ниједна изводљива дебљина неће обезбедити дуг животни век ако се цев за електрично грејање користи у овом аранжману, чак и ако се ради о само повременој основи. Ова анализа даје препоруке за дебљину засноване на доказима-за нерђајући челик 316 у употреби разблаженог хипохлорита, засноване на објављеним подацима о корозији и искуству на терену у примени комуналног третмана воде и санитације хране.

Механизми корозије и измерене стопе пенетрације у хипохлорит.

Реакција на корозију нерђајућег челика 316 у растворима натријум хипохлорита показује предвидљив образац у погледу концентрације, температуре, пХ и времена излагања. % Лабораторијске студије потапања на 40 степени на НаОЦл са пХ подешеним на 9-10 (уобичајено за комерцијална избељивача) откривају уједначене стопе корозије од 0,3-0,8 мм/годишње. Виши крај овог опсега је када се раствор аерира или меша, замењујући концентрацију хипохлорита на површини метала. Тако би зид од 1,2 мм перфорирао за 1,5-4 године у непрекидном урањању. Већина примена загревања хипохлоритом је, међутим, повремене природе – грејач ради само у одређеним циклусима, а раствор се може празнити, разблажити или неутралисати између апликација. Са периодичним загревањем од два сата дневно, ефективна стопа корозије може бити 0,05 до 0,15 мм годишње, што даје теоретски век од 8 до 24 године за зид од 1,2 мм. Ово значајно смањење је зато што је корозивном нападу потребан и активни хипохлорит и висока температура. Током циклуса искључења раствор се хлади и хипохлорит се разлаже, што доводи до тога да је стопа корозије близу нуле. Погубнији механизам квара је удубљење у хипохлориту. Чак и на 40 степени критична температура удубљења од нерђајућег челика 316 у 5% НаОЦл је прекорачена и јаме могу да настану за само неколико сати излагања. Када се формира јама, дубина јаме се повећава брзином од 0,5–1,5 мм/годишње, независно од уједначене брзине корозије. Ако услови раствора фаворизују иницијацију јаме, једна јама може да продре кроз зид од 1,5 мм за 1-3 године чак и уз спорадичну активност. Подаци са терена о кваровима у хипохлоритним грејачима од нерђајућег челика 316 јасно указују да у механизму перфорације доминира удубљење, а не равномерно стањивање. Препоруке за дебљину би стога требало да буду направљене на основу стопа ширења у јами, а не на основу опште толеранције корозије.

Топлотне границе и практична ограничења загревања

Растворе натријум хипохлорита је тешко загрејати јер је хипохлорит термички нестабилан, брже се распада са повећањем температуре. близу 40 степени, брзина распадања је умерена, али постаје убрзана близу површине омотача, где температура може да достигне 60-80 степени за раствор у расутом стању од 40 степени. Корозију изазивају и кисеоник и хлоридни јони (нуспроизводи разградње хипохлорита). За дату улазну снагу, дебљи омотач доводи до веће површинске температуре, што резултира позитивном повратном спрегом бржег пропадања и веће концентрације хлорида на површини метала. За типичан урањајући грејач са густином вати од 6-8 В/цм^2 у течности од 40 степени, зид од 1,2 мм одржава температуру омотача од око 55-60 степени. Са дебљином зида од 2,0 мм ово се повећава на 70-80 степени. Стопа разградње хипохлорита је око три пута већа на 70 степени него на 55 степени. Локално створени додатни хлорид може смањити потенцијал удубљења нерђајућег челика и стога може додатно подстаћи почетак јаме. Термичко моделовање открива да температуру омотача треба одржавати испод 60 степени да би се избегло убрзано распадање у раду хипохлорита. Ово ограничење ефективно поставља максималну практичну дебљину зида. За цев од 12 мм ОД и хипохлорита од 40 степени, максимална дебљина зида је око 1,6-1,8 мм да би се температура омотача одржала испод 60 степени при густини вати од 5 В/цм2. При 8 В/цм2 дебљина зида од чак 1,2 мм може да пређе 60 степени и тако већи зидови не само да нису потребни већ су термички забрањени.

Препоруке за дебљину на основу{0}}доказа за различите распореде обавеза

За повремено загревање хипохлоритом, при чему се грејач користи мање од 4 сата сваког дана са недељним одводом или разблаживањем, дебљина од 1,2 до 1,5 мм била би довољна за век трајања од 3 године. Просечна дозвољена количина корозије током 3 године повременог излагања (процењена 0,15-0,45 мм) оставља најмање 0,75 мм заосталог зида. Ризик од удубљења се контролише ограничавањем температуре омотача. 316 нерђајући челик је лош избор за било коју примену која захтева континуирано загревање, као што је држање резервоара за складиштење избељивача на 35-40 степени Ц да би се спречила кристализација, без обзира на дебљину. Конзистентне стопе корозије су 0,3-0,8 мм/год уз константно излагање, стога би зид од 2,0 мм трајао само 2,5-6,5 година. Што је још критичније, јаме су у стању да започну и прошире се уз континуирано загревање. Подаци са терена са комуналних постројења за пречишћавање отпадних вода која су покушала да користе 316 потопних грејача од нерђајућег челика у непрекидној употреби хипохлорита, указују на просечан отказ након 12-24 месеца, чак и са дебљином зида од 2,5-3,0 мм. Кварови су обично повезани са хабањем, чак ни са хабањем. Ако се грејач уклони и очисти, разумна сигурносна маргина је дебљина зида од 1,5 до 1,8 мм за повремени рад са продуженим циклусима искључења. Дебљина изнад 1,2 мм није првенствено за заштиту од корозије, већ за механичку чврстоћу против оштећења приликом руковања током уклањања и поновног постављања, што је типично за санитарне апликације.

За апликације са веома кратким циклусима загревања, нпр. загревање раствора хипохлорита од 20 степени до 40 степени једном дневно за операцију серијске дезинфекције, може бити погодна дебљина од 1,0 до 1,2 мм. Кратко време излагања минимизира целокупно продирање корозије, а топлотна ефикасност танког зида смањује време загревања, додатно ограничавајући излагање. Али свака јама која је започела у циклусу грејања наставиће да расте током хлађења све док је хипохлорит у додиру са металом. Изузетно се препоручује да се раствор испразни или неутралише након сваке серије. У свим околностима докази подржавају плафон од 2,0 мм за нерђајући челик 316 у хипохлоритној употреби. Изнад ове дебљине, топлотна казна подиже температуру омотача у област брзог распадања хипохлорита, а додатни метал не повећава животни век пропорционално јер питинг, а не равномерна корозија, контролише квар.

Алтернативни материјали и стратегије дизајна које надмашују дебље зидове

Када је у питању загревање хипохлорита, промена материјала омотача је скоро увек бољи избор од додавања дебљине нерђајућег челика 316. Титан (Граде 2 или 7) је индустријски стандард за загревање раствора натријум хипохлорита. У хипохлориту титанијум развија издржљив пасивни филм и отпоран је на питинг до концентрација од 15% и температуре од 80 до 90 степени. Титанијумски омотач дебљине 1,0–1,2 мм ће преживети омотач од нерђајућег челика од 3,0 мм 316 за фактор десет или више. Почетни трошак титанијума се ускоро надокнађује за мање времена застоја и мање замена. У недостатку титанијума, флуорополимерни премази попут ПТФЕ или ПФА могу се поставити на омотач од нерђајућег челика 316. Ови премази штите метал од раствора хипохлорита и потпуно елиминишу корозију. Међутим, премази се могу механички оштетити и са њима треба пажљиво руковати. Обложени грејач (језгро од нерђајућег челика 1,2 мм 316, слој ПТФЕ 0,3-0,5 мм) је много ефикаснији од 2,5 мм необрађеног омотача 316. Коначно, густина у ватима се смањује на 3-4 В/цм 2 коришћењем дужих или више грејача, одржавајући температуру омотача унутар 5-10 степени раствора у расутом стању, и снижавајући опасност од распада хипохлорита и руптуре. У повременој употреби омотач од 1,2 мм 316 може дати задовољавајући животни век при малој густини у ватима.

Закључак: Тежина доказа за дебљину слоја хипохлорита

Приликом одабира дебљине омотача за 316 грејача од нерђајућег челика у 5% натријум хипохлориту на 40 степени, мора се схватити да материјал функционише на граници своје хемијске отпорности. Испитивање корозије и кварови на терену показују да је питинг, а не равномерно хабање, главни фактор који одређује радни век, и да већи зидови дају смањење поврата изнад минималне дебљине од 1,2–1,5 мм. За рад са прекидима са мање од четири сата грејања дневно и редовним дренирањем или разблаживањем, избор дебљине је прагматичан. 1.4-1.6 мм је довољно дебео да преживи повремене јаме две до три године, али довољно танак да задржи температуру омотача испод 60 степени при умереним густинама у ватима. За континуирано загревање или било коју примену где се грејач не може уклонити и периодично прегледати, нерђајући челик 316 није прихватљив без обзира на дебљину и треба изабрати титанијумске или обложене омоте. Спецификација набавке за хипохлоритну услугу треба да специфицира максималну густину у ватима (4 В/цм 2 или мање), пројектовано дневно време грејања и да ли је потребан непрекидан рад за алтернативе са титанијумом или премазом. Ово скреће дискусију о дизајну од непродуктивног лова на све дебље 316 зидове ка материјалним и системским решењима која заиста решавају проблем корозије.