Įrenginių inžinieriams, atsakingiems už aušinimo bokšto aplinkkelio šildytuvus ŠVOK sistemose ir pramoninių procesų aušinimą, recirkuliacinio vandens su kintamos chlorido koncentracijos ir pertraukiamo šildytuvo veikimo derinys sukuria sudėtingą korozijos aplinką. Aušinimo bokšto vandenyje paprastai yra 200–2 000 ppm chlorido iš papildomo vandens ir garavimo koncentracijos, o vasaros mėnesiais didžiausias kiekis viršija 5 000 ppm. Aplinkiniai šildytuvai veikia siekiant išvengti užšalimo žiemą arba palaikyti proceso temperatūrą, dažnai įjungiami ir išjungiami esant dideliems temperatūros svyravimams. 1,2 mm 316 nerūdijančio plieno apvalkalas yra įprastas dėl šiluminės reakcijos reikalavimų ir sąnaudų apribojimų. Šiame straipsnyje nurodomas specifinis chlorido koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros derinys, kai 1,2 mm 316 apvalkalas per 90 eksploatavimo dienų patiria duobių įsiskverbimą.
316 įdubimų elgesys aušinimo bokšto vandenyje
316 atsparumas duobėms chlorido tirpaluose priklauso nuo kritinės duobių susidarymo temperatūros, kuri mažėja didėjant chlorido koncentracijai. Aušinimo bokšto vandenyje, kuriame yra 500 ppm chlorido, kritinė duobių susidarymo temperatūra yra maždaug 60 °C. Esant 1000 ppm, jis nukrenta iki 50°C. Esant 2000 ppm, jis nukrenta iki 40°C. Esant 5000 ppm kritinė temperatūra yra maždaug 25°C. Dėl vatų tankio aplinkkelio šildytuvo apvalkalo paviršiaus temperatūra paprastai yra 15–30 °C aukštesnė už vandens temperatūrą. Aušinimo bokštas, veikiantis prie 30°C vandens, su 8 W/cm² šildytuvu sukuria 45–55°C apvalkalo paviršiaus temperatūrą. Jei chlorido koncentracija yra 1000 ppm, kritinė 50°C duobių susidarymo temperatūra artėja arba viršija, o duobių susidarymas prasideda per kelias dienas ar savaites. Įsikūrus, duobės plinta 0,2–1,0 mm per mėnesį šiltame aušinimo bokšto vandenyje ir prasiskverbia pro 1,2 mm sienelę per 1–4 mėnesius. 90 dienų (3 mėnesių) prasiskverbimo slenkstis pasiekiamas, kai chlorido koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros derinys sukelia duobės atsiradimą per 30 dienų, o plitimas baigiasi per kitas 60 dienų.
Kritinės 90 dienų skverbties slenksčiai
Remiantis 316 mėginių panardinimo bandymu į sintetinį aušinimo bokšto vandenį, kuriame tipiškas ištirpusio deguonies lygis ir pH 7,5–8,5, šie chlorido koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros deriniai per 90 dienų sukuria 1,2 mm sienelės duobes.
| Chlorido koncentracija (ppm) | Kritinė įdubimo temperatūra (°C) | Apvalkalo paviršiaus temperatūra duobės inicijavimui per 30 dienų | Duobės sklidimo greitis esant apvalkalo temperatūrai (mm/mėn) | Laikas iki 1,2 mm prasiskverbimo po inicijavimo (mėnesiai) | Visas tarnavimo laikas (mėnesiais) |
|---|---|---|---|---|---|
| 300-500 | Virš 60°C | 65 – 70°C | 0,3 – 0,5 | 2,5–4 | 3,5–5 |
| 500-800 | 55 – 60°C | 60 – 65°C | 0,4 – 0,7 | 1,7–3 | 2,7–4 |
| 800 – 1200 | 45 – 55°C | 50 – 60°C | 0,5 – 0,9 | 1,3 – 2,5 | 2,3 – 3,5 |
| 1 200 – 1 500 | 40 – 45°C | 45 – 50°C | 0,7 – 1,2 | 1,0 – 1,7 | 2,0 – 2,7 |
| 1500 – 2000 | 35 – 40°C | 40 – 45°C | 0,8 – 1,5 | 0,8 – 1,5 | 1,8 – 2,5 |
| 2000 – 3000 | 30 – 35°C | 35 – 40°C | 1,0 – 2,0 | 0,6 – 1,2 | 1,6 – 2,2 |
| 3000 – 5000 | 25 – 30°C | 30 – 35°C | 1,5 – 2,5 | 0,5 – 0,8 | 1,5 – 1,8 |
Aušinimo bokšte su 1 000 ppm chlorido ir šildytuvu, kurio apvalkalo paviršiaus temperatūra yra 55 °C, 90 -dienų prasiskverbimo slenkstis peržengiamas. Duobės prasideda per 30 dienų ir išplinta iki 1,2 mm maždaug per 1,5–2,5 mėnesio, todėl bendras gyvenimas yra 2,5–3,5 mėnesio, ties 90 dienų riba. Esant 1500 ppm chlorido ir 50°C apvalkalo paviršiaus temperatūrai, bendras tarnavimo laikas sumažėja iki 2 mėnesių.
Saugaus veikimo vokas 90 dienų tarnavimo laikui
Šioje lentelėje pateikta maksimali saugi aušinimo bokšto vandens temperatūra 1,2 mm 316 apvalkalui esant įvairiam vatų tankiui, kad būtų pasiektas 90 dienų eksploatavimo laikas esant skirtingiems chlorido koncentracijos diapazonams. Vertės užtikrina, kad apvalkalo paviršiaus temperatūra būtų bent 5 °C žemesnė už kritinę duobių susidarymo temperatūrą nurodytam chlorido lygiui.
| Chlorido koncentracijos diapazonas (ppm) | Kritinė duobių temperatūra minus 5°C saugos riba | Didžiausia saugi tūrinė temperatūra 5 W/cm² (12°C pakilimas) | Maksimali saugi tūrinė temperatūra 8 W/cm² (20°C pakilimas) | Maksimali saugi masinė temperatūra 10 W/cm² (25°C pakilimas) |
|---|---|---|---|---|
| Žemiau 300 ppm | 65°C | 53°C | 45°C | 40°C |
| 300–500 ppm | 55°C | 43°C | 35°C | 30°C |
| 500–800 ppm | 50°C | 38°C | 30°C | 25°C |
| 800 – 1200 ppm | 40°C | 28°C | 20°C | 15°C |
| 1 200 – 1 500 ppm | 35°C | 23°C | 15°C | 10°C |
| 1500 – 2000 ppm | 30°C | 18°C | 10°C | 5°C |
| Virš 2000 ppm | Žemesnė nei 25°C | Neįmanoma | Neįmanoma | Neįmanoma |
Aušinimo bokšto, kuriame yra 800 ppm chlorido, esant 25 °C vandens temperatūrai, 1,2 mm 316 apvalkalas, esant 8 W/cm², sukuria maždaug 45 °C apvalkalo paviršiaus temperatūrą. Saugi 800 ppm riba yra 40°C, todėl šildytuvas viršija slenkstį. Norint pasiekti 90 dienų eksploatavimo laiką, vatų tankį reikėtų sumažinti iki 5 W/cm² (paviršius 37°C) arba tūrinio vandens temperatūrą.
Dizaino modifikacijos, prailginančios gyvenimą ilgiau nei 90 dienų
Kai aušinimo bokšto sąlygomis reikalingas 1,2 mm 316 apvalkalas, o 90 -dienų eksploatavimo trukmė yra nepakankama, trys konstrukcijos pakeitimai gali prailginti eksploatavimo laiką. Pirmasis yra įdiegti laikmatį arba temperatūros reguliatorių, kuris apriboja šildytuvo veikimą tais laikotarpiais, kai vandens temperatūra yra žemesnė nei 25 °C. Eksploatavimas tik žiemos mėnesiais, kai aušinimo bokšto vanduo šaltas, sumažina laiką esant aukštesnei apvalkalo temperatūrai. Antroji modifikacija skirta pagerinti vandens chemijos kontrolę. Palaikant pH virš 8,0 ir pridedant korozijos inhibitorių, pvz., ortofosfato ar cinko, kritinė duobių temperatūra gali padidėti 5–10 °C, o tai gali pakeisti saugų apvalkalą. Trečia modifikacija yra padidinti vandens greitį per šildytuvo paviršių. Aplenkimo kilpa su mažu cirkuliaciniu siurbliu gali padidinti srautą nuo sustingusio iki 1 m/s, sumažinant apvalkalo paviršiaus temperatūros kilimą nuo 20°C iki 8-10°C esant tokiam pačiam vatų tankiui. Aušinimo bokštams, kuriuose chlorido koncentracija nuolat viršija 1 000 ppm, inžinieriai turėtų nurodyti įdubimams atsparesnį lydinį, pvz., 317 nerūdijančio plieno (3,5 % molibdeno) arba titaną. Papildoma kaina 317, palyginti su 316, paprastai yra 15–25%, tačiau tarnavimo laikas trunka nuo 3–6 mėnesių iki 2–3 metų. Kritinėms ŠVOK reikmėms, kai šildytuvo gedimas gali sukelti užšalimo žalą, titanas yra patikimiausias pasirinkimas. Nurodydami aušinimo bokštų aplinkkelio šildytuvus, visada gaukite chlorido koncentracijos duomenis iš kelių mėginių ėmimo per metus. Žiemos sąlygoms skirtas šildytuvas su 500 ppm chlorido gali greitai sugesti vasarą, kai išgaruojant chloridai susikoncentruoja iki 2000 ppm. 90 dienų prasiskverbimo slenkstis nėra fiksuotas skaičius, o nuspėjama chlorido koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros funkcija. Išmatuodami abu parametrus ir pritaikę saugos ribas lentelėje, inžinieriai gali numatyti šildytuvo tarnavimo laiką ir planuoti techninę priežiūrą, kad išvengtų netikėtų apsaugos nuo užšalimo gedimų.
