Σε ποιον συγκεκριμένο συνδυασμό συγκέντρωσης οργανικού οξέος και θερμοκρασίας επιφάνειας περιβλήματος απαιτεί αντικατάσταση ένα περίβλημα από ανοξείδωτο χάλυβα 316 1,2 χιλιοστών κάθε εννέα μήνες στην υπηρεσία CIP κιτρικού οξέος για την επεξεργασία ποτών;

Το κιτρικό οξύ είναι ένα βιομηχανικό πρότυπο χημικό αφαλάτωσης και καθαρισμού για καθαρά-επί τόπου{{1} συστήματα για μηχανικούς συντήρησης στην επεξεργασία ποτών, γαλακτοκομικών προϊόντων και τροφίμων. Τα τυπικά διαλύματα CIP χρησιμοποιούν κιτρικό οξύ 1–3% στους 70–85°C. Αυτοί οι θερμαντήρες έχουν συνήθως μια θήκη από ανοξείδωτο χάλυβα 1,2 mm 316, για γρήγορη απόκριση θερμοκρασίας και για προσαρμογή στην περιορισμένη περιοχή που είναι διαθέσιμη στις ολισθήσεις CIP. Ωστόσο, για ορισμένους συνδυασμούς συγκέντρωσης κιτρικού οξέος και υψηλής θερμοκρασίας επιφάνειας του περιβλήματος λόγω της πυκνότητας watt, η αυξημένη γενική διάβρωση μπορεί να περιορίσει τη διάρκεια ζωής σε εννέα μήνες ή λιγότερο. Αυτό το έγγραφο καθορίζει τις ακριβείς τοποθεσίες όπου πρέπει να αντικαθίσταται ένα περίβλημα 316 1,2 mm κάθε εννέα μήνες κατά τη διάρκεια της υπηρεσίας CIP του κιτρικού οξέος.

Συμπεριφορά διάβρωσης υψηλής θερμοκρασίας 316 σε κιτρικό οξύ
Το κιτρικό οξύ είναι ένα ασθενές οργανικό οξύ και όχι τόσο επιθετικό όσο τα ανόργανα οξέα, αλλά μπορεί ωστόσο να προκαλέσει σημαντική διάβρωση του ανοξείδωτου χάλυβα 316 σε ακραίες θερμοκρασίες. Το κιτρικό οξύ διαφέρει από το υδροχλωρικό ή το θειικό οξύ στο ότι δεν προκαλεί διάβρωση, αλλά μια ομοιόμορφη συνολική διάβρωση. 316 εμφανίζει ρυθμούς διάβρωσης κάτω από 0,05 mm ετησίως σε συγκεντρώσεις κάτω του 5% σε θερμοκρασίες κάτω των 70°C. Ο ρυθμός διάβρωσης υπακούει στον νόμο Arrhenius με την αύξηση της θερμοκρασίας. Στους 80°C ο ρυθμός σε κιτρικό οξύ 2% είναι περίπου 0,1-0,2 mm ετησίως. Στις 90 μοίρες ανέρχεται σε 0,3-0,6 mm κάθε χρόνο. Οι ρυθμοί είναι μεγαλύτεροι από 1 mm/έτος στους 100°C. Για ένα χιτώνιο 1,2 mm, το ελάχιστο δομικό πάχος για συγκράτηση πίεσης είναι της τάξης των 0,5 mm. Ο ρυθμός διάβρωσης είναι 0,93 mm/έτος. Η διείσδυση διάβρωσης μετά από 9 μήνες είναι 0,7 mm (από 1,2 mm έως 0,5 mm). Το όριο αντικατάστασης εννέα μηνών τηρείται όταν ο συνδυασμός συγκέντρωσης κιτρικού οξέος και θερμοκρασίας επιφάνειας περιβλήματος αποδίδει ρυθμό διάβρωσης περίπου 0,8-1,2 mm ετησίως.

Κρίσιμα όρια ζωής 9 μηνών
Η δοκιμή εμβάπτισης 316 δειγμάτων σε διαλύματα κιτρικού οξέος σε θερμοκρασίες αντιπροσωπευτικές της υπηρεσίας CIP ποτών δείχνει ότι οι ακόλουθοι συνδυασμοί συγκέντρωσης οξέος και θερμοκρασίας επιφάνειας περιβλήματος παρέχουν μέγιστη διάρκεια ζωής εννέα-μήνων για πάχος τοιχώματος 1,2 mm.

Συγκέντρωση κιτρικού οξέος (Βάρος %) Θερμοκρασία διαλύματος χύδην Θερμοκρασία επιφάνειας θήκης στα 8 W/cm² (άνοδος 20°C) Αναμενόμενος ρυθμός διάβρωσης σε θερμοκρασία επιφάνειας Χρόνος μείωσης 1,2 mm έως 0,5 mm Διάρκεια ζωής έως αντικατάσταση 1% 75°C 95°C 0,30 mm/έτος 0,30 mm 2,5 – 4 έτη 1% 80°C 100°C 0,35 – 0,60 mm/έτος 1,2 – 2,0 έτη 1,5 – 2,5 έτη 1% 85°C 105°C 0,60 – 1,00 mm/έτος 0,7 – 1,2% C 0,7 – 1,2% 100 χρόνια 0,20 – 0,35 mm/έτος 2,0 – 3,5 έτη 2,5 – 4 έτη 2% 75°C 95°C 0,35 – 0,60 mm/έτος 1,2 – 2,0 έτη 1,5 – 2,5 έτη 2% 80°C 100°C 100°C 100°C –10,0 χρόνια 0,67 mm/έτος 0,6. 0,9 – 1,5 έτη 2% 85°C 105°C 1,00 – 1,50 mm/έτος 0,5 – 0,7 έτη 0,6 – 0,9 έτη 3% 65°C 85°C 0,20 – 0,35 mm/έτος 2,0 – 3% 0,5°C 4,0 χρόνια 0,35 – 0,60 mm/έτος 1,2 – 2,0 χρόνια 1,5 – 2,5 χρόνια 3% 75°C 95°C 0,60 – 1,00 mm/έτος 0,7 – 1,2 χρόνια 0,9 – 1,5 χρόνια 3% 80°C 100 – 0,5°C 100°C 100,5°C 1 έτη 0,6 – 0,9 έτη 4% 60°C 80°C 0,25 – 0,40 mm/έτος 1,8 – 2,8 έτη 2 – 3,5 έτη 4% 65°C 85°C 0,40 – 0,70 mm/έτος 1,0 – 1,8°C 1,0 – 1,8°C 4% 20 χρόνια 1. 0,70 – 1,20 mm/έτος 0,6 – 1,0 έτη 0,8 – 1,2 έτη 4% 75°C 95°C 1,20 – 2,00 mm/έτος 0,4 – 0,6 έτη 0,5 – 0,7 έτη
Για ένα σύστημα CIP ποτών με 2% κιτρικό οξύ σε θερμοκρασία όγκου 80 μοιρών και θήκη 1,2 mm στα 8 W/cm 2 , η θερμοκρασία επιφάνειας του περιβλήματος είναι περίπου 100 μοίρες . Ο προβλεπόμενος ρυθμός διάβρωσης είναι 0,6-1,0 mm/έτος που θα μειώσει το τοίχωμα 1,2 mm σε 0,5 mm σε 0,7-1,2 χρόνια. Δικαιολογείται αντικατάσταση εννέα μηνών. Η μείωση της θερμοκρασίας όγκου στους 75°C μειώνει τη θερμοκρασία της επιφάνειας στους 95°C, τον ρυθμό διάβρωσης σε 0,35-0,60 mm/έτος και τη διάρκεια ζωής σε 1,5-2,5 χρόνια.

Πρόγραμμα αντικατάστασης εννέα μηνών Φάκελος ασφαλούς λειτουργίας
Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τη μέγιστη ασφαλή θερμοκρασία χύδην κιτρικού οξέος για μια θήκη 1,2 mm 316 για να παρέχει τουλάχιστον εννέα μήνες ζωής προτού η υποβάθμιση του τοίχου στα 0,5 mm απαιτήσει αντικατάσταση σε διάφορες πυκνότητες watt.

Πυκνότητα Watt (Αύξηση θερμοκρασίας) Μέγιστη θερμοκρασία όγκου για 1% κιτρικό οξύ Μέγιστη θερμοκρασία όγκου για 2% κιτρικό οξύ Μέγιστη θερμοκρασία όγκου για 3% κιτρικό οξύ Μέγιστη θερμοκρασία όγκου για 4% κιτρικό οξύ 4 W/cm² (άνοδος 10°C °37°C ²) 88°C °38 C² (άνοδος 15°C) 83°C 78°C 73°C 68°C 8 W/cm² (άνοδος 20°C) 78°C 73°C 68°C 63°C 10 W/cm² (άνοδος 25°C) 73°C 68°C 63°C 58°C 63°C 58°C 2 άνοδος 58°C 53°C
Το όριο ασφαλούς όγκου είναι 73 μοίρες για ένα τυπικό σύστημα CIP ποτών που χρησιμοποιεί 2% κιτρικό οξύ σε θερμοκρασία όγκου 80 μοιρών με 8 W/cm2 (άνοδος 20 μοιρών, επιφάνεια 100 μοιρών). Η θερμάστρα λειτουργεί πάνω από το ασφαλές όριο στους 80 βαθμούς C και δεν είναι εγγυημένη η διάρκεια ζωής των εννέα μηνών. Η μείωση της πυκνότητας watt στα 4 W/cm2 (άνοδος 10 μοιρών, επιφάνεια 90 μοιρών) έχει ως αποτέλεσμα ένα ασφαλές όριο όγκου 83 μοιρών, το οποίο επαρκεί για εννέα{15}}μηνιαία αντικατάσταση στις 80 μοίρες .

Τροποποιήσεις σχεδίασης για τη ζωή πέρα ​​από εννέα μήνες
Εάν οι συνθήκες CIP του ροφήματος απαιτούν θήκη 316 1,2 mm και η διάρκεια ζωής εννέα-μήνων δεν είναι αρκετή, τρεις προσαρμογές μπορούν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής. Το πρώτο είναι να χρησιμοποιήσετε μεγαλύτερη θερμάστρα για να ελαχιστοποιήσετε την πυκνότητα watt. Η μείωση της πυκνότητας ισχύος από 8 W/cm² σε 4 W/cm² προκαλεί μείωση της θερμοκρασίας της επιφάνειας από 20°C σε 10°C και το καθεστώς αλλάζει από 9 μήνες σε 1,5-2,5 έτη. Η δεύτερη ρύθμιση είναι να ελαχιστοποιηθεί η περίοδος έκθεσης στο κιτρικό οξύ ενεργοποιώντας τον θερμαντήρα αποκλειστικά κατά τις φάσεις θέρμανσης και όχι κατά την ανακυκλοφορία. Ένας θερμαντήρας που λειτουργεί 2 ώρες την ημέρα αντί για 24 ώρες την ημέρα θα διαρκέσει 12 φορές περισσότερο σε ημερολογιακό χρόνο. Η τελική αλλαγή είναι η προσθήκη ενός αναστολέα διάβρωσης. Οι εμπορικοί αναστολείς κιτρικού οξέος μπορούν να μειώσουν τα ποσοστά διάβρωσης 40-60%. Οι μηχανικοί θα πρέπει να καθορίσουν ένα υψηλότερο κράμα όπως το Alloy 825 ή το τιτάνιο για συστήματα CIP που λειτουργούν συνεχώς και απαιτούν 3-4% κιτρικό οξύ στους 80-85 βαθμούς. Αυτά τα υλικά παρουσιάζουν ρυθμούς διάβρωσης μικρότερους από 0,05 mm/έτος σε κιτρικό οξύ σε θερμοκρασίες έως 100°C. Όταν καθορίζετε θερμάστρες για υπηρεσία CIP ποτών, να αναφέρετε πάντα την πραγματική περιεκτικότητα σε κιτρικό οξύ, τη θερμοκρασία όγκου, τον αναμενόμενο κύκλο λειτουργίας και το επιθυμητό διάστημα αντικατάστασης. Ένας κατασκευαστής που καθορίζει 316 για 3% κιτρικό οξύ στους 85 βαθμούς χωρίς να συζητά την αναμενόμενη διάρκεια ζωής δεν ευθύνεται. Υπάρχει μια προβλέψιμη σχέση συγκέντρωσης, θερμοκρασίας όγκου και πυκνότητας watt για το όριο αντικατάστασης εννέα μηνών για μια θήκη 1,2 mm 316 σε υπηρεσία CIP κιτρικού οξέος, παρέχοντας ακριβή πρόβλεψη της διάρκειας ζωής του θερμαντήρα και προγραμματισμό συντήρησης στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας ποτών.