Σε ποιον συγκεκριμένο συνδυασμό συγκέντρωσης υδροχλωρικού οξέος και θερμοκρασίας επιφάνειας περιβλήματος απαιτεί αντικατάσταση ένα περίβλημα από ανοξείδωτο χάλυβα 316 1,6 χιλιοστών κάθε 12 μήνες στην υπηρεσία θέρμανσης δεξαμενής αναγέννησης για συστήματα ανταλλαγής ιόντων;

Το υδροχλωρικό οξύ είναι το τυπικό αναγεννητικό μέσο για κατιονανταλλακτική ρητίνη. * * Για μηχανικούς εγκαταστάσεων υπεύθυνους για ηλεκτρικούς θερμαντήρες εμβάπτισης σε συστήματα επεξεργασίας νερού ανταλλαγής ιόντων. Η τυπική αναγέννηση γίνεται με 5–10% HCl σε θερμοκρασίες έγχυσης 20–40 βαθμών, ωστόσο οι δεξαμενές αναγέννησης συχνά θερμαίνονται στους 50–60 βαθμούς για αποτελεσματικότητα. Αυτοί οι θερμαντήρες κατασκευάζονται συχνά με θήκη από ανοξείδωτο χάλυβα 1,6 mm 316 λόγω της γενικής αντοχής στη διάβρωση σε ασθενές HCl. Όμως, υπό ορισμένες συγκεντρώσεις οξέος και υψηλή θερμοκρασία επιφάνειας του περιβλήματος κατά πυκνότητα watt, η διάτρηση και η γενική διάβρωση επιταχύνονται για μείωση της διάρκειας ζωής σε 12 μήνες ή λιγότερο. Αυτό το άρθρο σας λέει ακριβώς πού να αλλάζετε μια θήκη 1,6 mm 316 σε ετήσια βάση στην υπηρεσία θέρμανσης δοχείου αναγέννησης.

Συμπεριφορά διάβρωσης 316 σε αραιό υδροχλωρικό οξύ
Το παθητικό φιλμ του ανοξείδωτου χάλυβα 316 προσβάλλεται από ιόντα χλωρίου και το υδροχλωρικό οξύ είναι αρκετά επιθετικό στον ανοξείδωτο χάλυβα 316. Κάτω από 3% σε θερμοκρασίες κάτω των 40 βαθμών, το 316 παρουσιάζει ήπιους ρυθμούς διάβρωσης 0,1-0,3 mm ετησίως. Σε 5% HCl ο ρυθμός αυξάνεται σε 0,5-1,0 mm ετησίως στους 40 βαθμούς. Ρυθμοί 1,0-2,0 mm/έτος παρατηρήθηκαν σε 8% HCl. Σε 10% HCl, τα ποσοστά είναι πάνω από 2-4 mm ετησίως. Το ελάχιστο δομικό πάχος για θήκη 1,6 mm είναι ~0,6 mm. Με ρυθμό διάβρωσης 1,0 mm/έτος, η διείσδυση διάβρωσης 1,0 mm (από 1,6 mm έως 0,6 mm) συμβαίνει σε 12 μήνες. Το όριο αντικατάστασης 12 μηνών προσδιορίζεται όταν η συνδυασμένη συγκέντρωση HCl και η θερμοκρασία επιφάνειας του περιβλήματος έχουν ως αποτέλεσμα ρυθμό διάβρωσης 0,8–1,2 mm ετησίως.

Κρίσιμα όρια ζωής 12 μηνών
Η δοκιμή εμβάπτισης 316 δειγμάτων σε υδροχλωρικό οξύ σε θερμοκρασίες που σχετίζονται με τη συντήρηση της δεξαμενής αναγέννησης δείχνει ότι οι ακόλουθοι συνδυασμοί συγκέντρωσης οξέος και θερμοκρασίας επιφάνειας περιβλήματος θα παρέχουν μέγιστη διάρκεια ζωής 12 μηνών για τοίχο 1,6 mm.

Συγκέντρωση υδροχλωρικού οξέος (βάρος %) Θερμοκρασία διαλύματος χύδην Θερμοκρασία επιφάνειας θήκης στα 6 W/cm² (άνοδος 12 μοιρών) Αναμενόμενος ρυθμός διάβρωσης σε θερμοκρασία επιφάνειας Χρόνος μείωσης 1,6 mm έως 0,6 mm Διάρκεια ζωής έως αντικατάσταση 3% 40 βαθμοί 52 βαθμοί 0,2 – 3 χρόνια 6 χρόνια 3% 50 μοίρες 62 μοίρες 0,4 – 0,7 mm/έτος 1,4 – 2,5 χρόνια 1,8 – 3 χρόνια 3% 55 βαθμοί 67 μοίρες 0,6 – 1,0 mm/έτος 1,0 – 1,7 χρόνια 1,2 – 2 χρόνια 5% 35, μοίρες 47,4 μοίρες χρόνια 47. 1,8 – 3 έτη 5% 40 μοίρες 52 μοίρες 0,6 – 1,0 mm/έτος 1,0 – 1,7 έτη 1,2 – 2 έτη 5% 45 βαθμοί 57 μοίρες 0,9 – 1,4 mm/έτος 0,7 – 1,1 έτη 0,9 – 1,3 χρόνια 0,9 – 1,3 έτη 2,8 μοίρες 5% 25 0,6 – 0,8 έτη 0,7 – 1,0 έτη 8% 30 βαθμοί 42 βαθμοί 0,6 – 1,0 mm/έτος 1,0 – 1,7 έτη 1,2 – 2 έτη 8% 35 βαθμοί 47 μοίρες 0,9 – 1,4 mm/έτος 0,7 – 1,8% μοίρες .3 χρόνια . 1,3 – 2,0 mm/έτος 0,5 – 0,8 έτη 0,6 – 1,0 έτη 10% 25 βαθμοί 37 βαθμοί 0,8 – 1,2 mm/έτος 0,8 – 1,3 έτη 1,0 – 1,5 έτη 10% 30 βαθμοί 42 βαθμοί 1,1 – 0,7 mm/έτος 1,1 – 1,7 mm 1,7 – 1,7 έτη. 1,1 έτη 10% 35 μοίρες 47 μοίρες 1,6 – 2,4 mm/έτος 0,4 – 0,6 έτη 0,5 – 0,8 έτη
Για ένα περίβλημα 1,6 mm στα 6 W/cm2 σε δεξαμενή αναγέννησης ανταλλαγής ιόντων με 5% HCl σε θερμοκρασία όγκου 45 μοιρών, η επιφάνεια του περιβλήματος θα είναι περίπου 57 μοίρες. Ο ρυθμός διάβρωσης προβλέπεται να είναι 0,9-1,4 mm/έτος, έτσι ώστε το τοίχωμα των 1,6 mm να μειωθεί σε 0,6 mm σε 0,7-1,1 χρόνια. Μια αντικατάσταση 12 μηνών είναι κατάλληλη. Η μείωση της θερμοκρασίας όγκου στους 40 βαθμούς μειώνει τη θερμοκρασία της επιφάνειας στους 52 βαθμούς και το ρυθμό διάβρωσης σε 0,6-1,0 mm ετησίως και αυξάνει τη διάρκεια ζωής σε 1,2-2 χρόνια.

Σχέδιο αντικατάστασης 12 μηνών Ασφαλής Λειτουργικός Φάκελος
Ο συνοδευτικός πίνακας δίνει τη μέγιστη ασφαλή θερμοκρασία υδροχλωρικού οξέος σε διάφορες πυκνότητες watt για να παρέχει τουλάχιστον 12 μήνες ζωής πριν από την υποβάθμιση του τοίχου στα 0,6 mm που απαιτείται αντικατάσταση για μια θήκη 1,6 mm 316.

Πυκνότητα Watt (Αύξηση θερμοκρασίας) Μέγ. Μαζική Θερμ. για 3% HCl Μέγ. Μαζική Θερμ. για 5% HCl Μέγ. Μαζική Θερμ. για 8% HCl Μέγ. Μαζική Θερμ. για 10% HCl
4 W/cm2 (8 μοίρες άνοδος) 60 μοίρες 52 μοίρες 44 μοίρες 38 μοίρες 6 W/cm2 (άνοδος 12 μοιρών) 56 μοίρες 48 μοίρες 40 μοίρες 34 μοίρες 8 W/cm2 (άνοδος 16 μοιρών) 52 μοίρες 44 μοίρες 36 μοίρες 30 μοίρες 10 W/cm2 (20 μοίρες 4 μοίρες άνοδος)
Για δεξαμενή αναγέννησης HCl 5%, σε θερμοκρασία όγκου 45 μοιρών και 6 W/cm2 (άνοδος 12 μοιρών, επιφάνεια 57 μοιρών) το όριο ασφαλούς όγκου είναι 48 μοίρες. Ο θερμαντήρας βρίσκεται στην ασφαλή ζώνη στους 45 βαθμούς και είναι δυνατή η διάρκεια ζωής 12 μηνών. Με την ετήσια αντικατάσταση, το όριο ασφαλείας για όγκο 50 μοιρών ξεπερνιέται και δεν είναι εγγυημένο.

Τροποποιήσεις σχεδίασης για βελτίωση της αντοχής πέραν των 12 μηνών
Όταν οι συνθήκες αναγέννησης χρειάζονται θήκη 1,6 mm 316 και η διάρκεια ζωής των 12 μηνών είναι ανεπαρκής, μπορούν να γίνουν 3 τροποποιήσεις για να αυξηθεί η διάρκεια ζωής. Το πρώτο είναι να ελαχιστοποιήσετε την πυκνότητα watt χρησιμοποιώντας μια μεγαλύτερη θερμάστρα. Η μείωση από 6 W/cm2 σε 4 W/cm2 μειώνει την αύξηση της επιφανειακής θερμοκρασίας από 12 C σε 8 C, μεταβαίνοντας από το καθεστώς των 12 μηνών στο καθεστώς 1,5-2 ετών για 5% HCl στους 45 C. Η δεύτερη αλλαγή είναι η μείωση της διάρκειας επαφής με οξύ θερμαίνοντας μόνο τη δεξαμενή αναγέννησης κατά τη διάρκεια του τμήματος προθέρμανσης της διαδικασίας και όχι κατά τη διάρκεια του τμήματος έγχυσης οξέος της διαδικασίας. Ένας θερμαντήρας που λειτουργεί 4 ώρες κάθε κύκλο αναγέννησης σε σύγκριση με 12 ώρες θα διαρκέσει 3 φορές περισσότερο σε ημερολογιακό χρόνο. Η τελική ρύθμιση είναι η αλλαγή σε ανοξείδωτο χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε πυρίτιο, όπως το κράμα 20 ή θήκη με ταντάλιο. Οι ρυθμοί διάβρωσης του κράματος 20 είναι < 0,1 mm/έτος σε 5–10% HCl στους 60 βαθμούς, παρέχοντας έτσι διάρκεια ζωής > 10 χρόνια. Για μονάδες επεξεργασίας νερού όπου η αναγέννηση πραγματοποιείται σε καθημερινή βάση, το κόστος εργασίας για την αντικατάσταση του θερμαντήρα ετησίως είναι συνήθως μεγαλύτερο από το πρόσθετο κόστος ενός θερμαντήρα Alloy 20. Όταν καθορίζετε θερμαντήρες για υπηρεσία αναγέννησης ανταλλαγής ιόντων, να προσδιορίζετε πάντα τη σωστή περιεκτικότητα σε HCl, τη θερμοκρασία όγκου και τη συχνότητα αναγέννησης. Ένας κατασκευαστής που προτείνει 316 για 8% HCl στους 50 βαθμούς χωρίς να αναφέρει την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής δεν δίνει εύλογες συμβουλές. Το όριο αντικατάστασης 12 μηνών για μια θήκη 1,6 mm 316 σε υπηρεσία υδροχλωρικού οξέος είναι προβλέψιμο ως συνάρτηση της συγκέντρωσης, της θερμοκρασίας όγκου και της πυκνότητας watt, επιτρέποντας ακριβή πρόβλεψη της διάρκειας ζωής του θερμαντήρα σε λειτουργίες επεξεργασίας νερού.