Priežiūros inžinieriams, atsakingiems už bakų valymo sistemas maisto perdirbimo, gėrimų gamybos ir chemijos gamyklose, elektriniai panardinami šildytuvai dažnai įrengiami valymo tirpalo bakuose, kad būtų palaikoma ploviklio temperatūra. Natrio hidroksidas yra pagrindinė valymo priemonė, paprastai naudojama 2–5 % koncentracijos 70–85 laipsnių temperatūroje. Šiems šildytuvams įprastas 1,6 mm 316 nerūdijančio plieno apvalkalas, užtikrinantis atsparumo korozijai ir mechaninio patvarumo pusiausvyrą nuo purkštukų purškimo smūgio. Tačiau esant specifiniams šarminės medžiagos koncentracijos ir padidėjusios apvalkalo paviršiaus temperatūros deriniams dėl vatų tankio, pagreitėjusi korozija gali sutrumpinti tarnavimo laiką iki 12 mėnesių ar mažiau. Šiame straipsnyje nurodytos tikslios slenksčiai, kai 1,6 mm 316 apvalkalą reikia keisti kasmet atliekant bako valymo purkštukų šildytuvą.
316 kaustinė korozija esant aukštesnei paviršiaus temperatūrai
Natrio hidroksido tirpaluose, kurių koncentracija mažesnė nei 5 %, 316 nerūdijantis plienas pasižymi pasyviu elgesiu, o korozijos greitis mažesnis nei 0,1 mm per metus, esant temperatūrai iki 80 laipsnių. Tačiau dėl šilumos srauto didėjant apvalkalo paviršiaus temperatūrai, pasyvioji plėvelė tampa mažiau stabili. Esant 85 laipsnių paviršiaus temperatūrai, korozijos greitis 3% NaOH išlieka mažesnis nei 0,1 mm per metus. Esant 95 laipsnių kampui, jis padidėja iki 0,2–0,4 mm per metus. Prie 105 laipsnių jis pasiekia 0,5–1,0 mm per metus. Esant 115 laipsnių, rodikliai viršija 2 mm per metus. 1,6 mm apvalkale korozija prasiskverbia iki 1,0 mm (mažiausias konstrukcijos storis daugeliu atvejų) per 1–2 metus, kai per metus 1 mm. 12 mėnesių pakeitimo slenkstis pasiekiamas, kai šarminės medžiagos koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros derinys sukuria maždaug 0,6–0,8 mm korozijos greitį per metus, per 12 mėnesių sunaudojant 1,6 mm sienelę iki 1,0 mm.
Kritinės 12 mėnesių tarnavimo trukmės slenksčiai
Remiantis 316 mėginių panardinimu į natrio hidroksido tirpalus esant temperatūrai, kuri reikalinga rezervuaro valymui, toliau nurodyti šarminės koncentracijos ir apvalkalo paviršiaus temperatūros deriniai užtikrina 12 mėnesių maksimalų 1,6 mm sienelės tarnavimo laiką.
| Natrio hidroksido koncentracija (svorio proc.) | Masinio tirpalo temperatūra | Apvalkalo paviršiaus temperatūra 8 W/cm² (20 laipsnių kilimas) | Numatomas korozijos greitis esant paviršiaus temperatūrai | Laikas sumažinti 1,6 mm iki 1,0 mm | Tarnavimo laikas iki pakeitimo |
|---|---|---|---|---|---|
| 2% | 70 laipsnių | 90 laipsnių | 0,15 – 0,25 mm/metus | 2,4 – 4,0 metų | 3-5 metai |
| 2% | 80 laipsnių | 100 laipsnių | 0,30 – 0,50 mm/metus | 1,2 – 2,0 metų | 1,5 – 2,5 metų |
| 2% | 85 laipsnių | 105 laipsnių | 0,50 – 0,80 mm/metus | 0,75 – 1,2 metų | 1-1,5 metų |
| 3% | 70 laipsnių | 90 laipsnių | 0,20 – 0,35 mm/metus | 1,7 – 3,0 metų | 2-3,5 metų |
| 3% | 75 laipsnių | 95 laipsnių | 0,35 – 0,60 mm/metus | 1,0 – 1,7 metų | 1,2-2 metai |
| 3% | 80 laipsnių | 100 laipsnių | 0,60 – 1,00 mm/metus | 0,6 – 1,0 metų | 0,8 – 1,2 metų |
| 4% | 65 laipsnių | 85 laipsnių | 0,25 – 0,40 mm/metus | 1,5 – 2,4 metų | 1,8-3 metai |
| 4% | 70 laipsnių | 90 laipsnių | 0,40 – 0,70 mm/metus | 0,9 – 1,5 metų | 1-1,8 metų |
| 4% | 75 laipsnių | 95 laipsnių | 0,70 – 1,20 mm/metus | 0,5 – 0,9 metų | 0,6 – 1 metai |
| 5% | 60 laipsnių | 80 laipsnių | 0,30 – 0,50 mm/metus | 1,2 – 2,0 metų | 1,5 – 2,5 metų |
| 5% | 65 laipsnių | 85 laipsnių | 0,50 – 0,85 mm/metus | 0,7 – 1,2 metų | 0,8 – 1,5 metų |
| 5% | 70 laipsnių | 90 laipsnių | 0,85 – 1,50 mm/metus | 0,4 – 0,7 metų | 0,5 – 0,8 metų |
Bako valymo sistemoje naudojant 3% NaOH esant 80 laipsnių tūrinei temperatūrai su 1,6 mm apvalkalu 8 W/cm², apvalkalo paviršius siekia maždaug 100 laipsnių. Numatomas korozijos greitis – 0,6–1,0 mm per metus, per 0,6–1,0 metų siena sumažinama iki 1,0 mm. Dvylikos{12}}mėnesių pakeitimas yra tinkamas. Sumažinus tūrinę temperatūrą iki 75 laipsnių, paviršiaus temperatūra sumažėja iki 95 laipsnių, korozijos greitis sumažėja iki 0,35–0,60 mm per metus ir pailgėja tarnavimo laikas iki 1,2–2 metų.
Saugus eksploatavimo vokas 12 mėnesių keitimo tvarkaraščiui
Toliau pateiktoje lentelėje pateikta maksimali saugi natrio hidroksido temperatūra 1,6 mm 316 apvalkalui esant įvairiam vatų tankiui, kad būtų pasiektas mažiausiai 12 mėnesių eksploatavimo laikas, kol reikia pakeisti sienelę iki 1,0 mm.
| Vatų tankis (temperatūros kilimas) | Maksimali 2% NaOH masės temperatūra | Maksimali 3% NaOH tūrinė temperatūra | Maksimali 4% NaOH tūrinė temperatūra | Maksimali 5% NaOH masės temperatūra |
|---|---|---|---|---|
| 4 W/cm² (10 laipsnių kilimas) | 88 laipsnių | 82 laipsnių | 78 laipsnių | 72 laipsnių |
| 6 W/cm² (15 laipsnių kilimas) | 83 laipsnių | 77 laipsnių | 73 laipsnių | 67 laipsnių |
| 8 W/cm² (20 laipsnių kilimas) | 78 laipsnių | 72 laipsnių | 68 laipsnių | 62 laipsnių |
| 10 W/cm² (25 laipsnių kilimas) | 73 laipsnių | 67 laipsnių | 63 laipsnių | 57 laipsnių |
| 12 W/cm² (30 laipsnių kilimas) | 68 laipsnių | 62 laipsnių | 58 laipsnių | 52 laipsnių |
Įprastoje bako valymo sistemoje, naudojant 3% NaOH, esant 75 laipsnių tūrinei temperatūrai ir 8 W/cm² (20 laipsnių pakilimas, 95 laipsnių paviršius), saugi tūrio riba yra 72 laipsniai. Esant 75 laipsnių temperatūrai, šildytuvas viršija saugią ribą, o 12 mėnesių tarnavimo laikas negarantuojamas. Sumažinus vatų tankį iki 6 W/cm² (15 laipsnių pakilimas, 90 laipsnių paviršius), gaunama saugi 77 laipsnių tūrio riba, todėl 75 laipsniai yra priimtini 12 mėnesių pakeitimui.
Dizaino pakeitimai, siekiant pratęsti gyvenimą ilgiau nei 12 mėnesių
Kai bako valymo sąlygos apribotų 1,6 mm 316 apvalkalo tarnavimo laiką iki 12 mėnesių, trys modifikacijos gali pratęsti tarnavimo laiką. Pirmasis yra sumažinti vatų tankį naudojant ilgesnį šildytuvą. Perpus sumažinus vatų tankį nuo 8 W/cm² iki 4 W/cm², paviršiaus temperatūros kilimas sumažinamas nuo 20 laipsnių iki 10 laipsnių, pereinant nuo 1 metų režimo į 2–3 metų režimą. Antrasis pakeitimas yra įdiegti su pertrūkiais veikimą. Šildytuvas, veikiantis 4 valandas per parą, o ne 24 valandas per parą, kalendoriniu požiūriu tarnaus 6 kartus ilgiau. Trečia modifikacija – pridėti korozijos inhibitorių. Silikatai arba fosfatai, esant 100–200 ppm, gali sumažinti korozijos greitį 30–50%. Sistemoms, kurioms reikalingas 4 % NaOH esant 80 laipsnių nuolatiniam veikimui, inžinieriai turėtų atnaujinti iki 600 lydinio arba 825 lydinio, kurie tokiomis sąlygomis išlaiko korozijos greitį žemiau 0,1 mm per metus. Nurodydami šildytuvus rezervuaro valymo paslaugai, visada nurodykite maksimalią šarmo koncentraciją, tūrio temperatūrą, darbo ciklą ir pageidaujamą keitimo intervalą. Gamintojas, kuris rekomenduoja 316 4% NaOH esant 85 laipsnių, neaptardamas vatų tankio sumažinimo, nepateikia atsakingų nurodymų. 12 mėnesių pakeitimo slenkstis yra nuspėjama kaustinės medžiagos koncentracijos, masės temperatūros ir vatų tankio funkcija, leidžianti tiksliai prognozuoti šildytuvo tarnavimo laiką ir planuoti techninę priežiūrą.
