Við hvaða sérstaka samsetningu brennisteinssýrustyrks og hitastigs þarf að skipta um 1,2 mm 316 ryðfrítt stál slíður á þriggja mánaða fresti í títantvíoxíð framleiðslu hitara þjónustu?

Ferlaverkfræðingar sem vinna með rafmagnsdýfihitara við framleiðslu á títantvíoxíði í gegnum súlfatferlið vita að í gegnum meltingar- og vatnsrofsstigið er styrkur brennisteinssýru 15 til 25% við hitastig 80 til 110 gráður dæmigerður. Fyrir-ofna kjarnaofna með takmarkaða pláss er stundum þörf á 1,2 mm 316 ryðfríu stáli slíðri, þó að hár styrkur, hitastig og hitaflæði frá vattaþéttleika framkalli einstaklega árásargjarn tæringarskilyrði. Með sumum þröskuldum getur almenn tæring gengið í gegnum 1,2 mm vegginn á þremur mánuðum og það þýðir að það þarf að skipta um hann á þriggja mánaða fresti. Í þessari rannsókn greinum við nákvæma styrk-hitaskilyrði þar sem 1,2 mm 316 slíður nær þriggja mánaða endingartíma.

Viðnám 316 gegn tæringu með óblandaðri brennisteinssýru við hækkuðu hitastig
Við hitastig yfir 80 gráður fellur 316 ryðfrítt stál inn í virka tæringarsvæðið í 15–25% brennisteinssýru. Tæringarhraði er ekki óvirkur heldur virkur hár, frá 2 mm til 10 mm á ári eftir sérstökum styrk og hitastigi. Árásargjarnasta svið er 90–100 gráður með 18–22% brennisteinssýru, þar sem hraðinn getur farið yfir 15 mm/ár. Lágmarksbyggingarþykkt fyrir þrýstingsvörn fyrir 1,2 mm slíður er af stærðargráðunni 0,4 mm. 3.2 mm/ár tæringarhraði myndi veita 0,8 mm skarpskyggni (1,2 mm-0,4 mm) á 3 mánuðum. Heildarstyrkur sýru og yfirborðshita slíðunnar, þegar þau eru sameinuð, leiða til þess að tæringarhraði upp á um 3–5 mm á ári nær þriggja mánaða endurnýjunarmörkum.

Þrír-mánaða mikilvægir þröskuldar fyrir þjónustulíf
Byggt á dýfingarprófun á 316 sýnum í brennisteinssýru við styrk og hitastig sem skipta máli fyrir framleiðslu títantvíoxíðs, gefa eftirfarandi samsetningar hámark þriggja- mánaða endingartíma fyrir 1,2 mm vegg.

Styrkur brennisteinssýru (Þyngd%) Hitastig magnlausnar Hitastig slíðuryfirborðs við 6 W/cms (12 gráðu aukning) Væntanlegur tæringarhraði við yfirborðshita Tími til að minnka 1,2 mm í 0,4 mm Endingartíma til endurnýjunar
15% 80 gráður 92 gráður 1,5 – 2,5 mm/ári 0,3 – 0,5 ár 4 – 6 mánuðir
15% 85 gráður 97 gráður 2,5 – 4,0 mm/ár 0,2 – 0,3 ár 2,5 – 4 mánuðir
15% 90 gráður 102 gráður 4,0 – 6,0 mm/ári 0,13 – 0,20 ár 1,5 – 2,5 mánuðir
18% 75 gráður 87 gráður 2,0 – 3,0 mm/ári 0,27 – 0,40 ár 3 – 5 mánuðir
18% 80 gráður 92 gráður 3,0 – 5,0 mm/ári 0,16 – 0,27 ár 2 – 3,5 mánuðir
18% 85 gráður 97 gráður 5,0 – 8,0 mm/ár 0,10 – 0,16 ár 1,2 – 2 mánuðir
20% 70 gráður 82 gráður 2,5–4,0 mm/ár 0,20–0,32 ár 2,5–4 mánuðir
20% 75 gráður 87 gráður 4,0 – 6,0 mm/ári 0,13 – 0,20 ár 1,5 – 2,5 mánuðir
20% 80 gráður 92 gráður 6,0 – 10,0 mm/ári 0,08 – 0,13 ár 1 – 1,5 mánuðir
22% 65 gráður 77 gráður 3,0 – 5,0 mm/ár 0,16 – 0,27 ár 2 – 3,5 mánuðir
22% 70 gráður 82 gráður 5,0 – 8,0 mm/ár 0,10 – 0,16 ár 1,2 – 2 mán
22% 75 gráður 87 gráður 8,0 – 12,0 mm/ári 0,07 – 0,10 ár 0,8 – 1,2 mánuðir
25% 60 gráður 72 gráður 3,0 ? 5,0 mm/ári 0,16 ? 0,27 ár 2 ? 3,5 mánuðir
25% 65 gráður 77 gráður 5,0 – 8,0 mm/ári 0,10 – 0,16 ár 1,2 – 2 mánuðir
25% 70 gráður 82 gráður 8,0 – 12,0 mm/ár 0,07 – 0,10 ár 0,8 – 1,2 mán
Fyrir títantvíoxíð meltingarofn sem notar 20% brennisteinssýru við 80 gráðu hitastig með 1,2 mm slíðri við 6 W/cm² er yfirborðshiti slíðunnar um 92 gráður. Áætlaður tæringarhraði er 6-10 mm á ári, sem leiðir til þess að 1,2 mm veggurinn verður minnkaður í 0,4 mm eftir 1-1,5 mánaða. 3 mánaða endurnýjun er bjartsýn. Raunverulegt líf er 1-2 mánuðir.

3ja mánaða endurnýjunaráætlun Öruggt rekstrarumslag
Eftirfarandi tafla sýnir hámarks öruggan magnhita fyrir brennisteinssýru fyrir 1,2 mm 316 slíður við mismunandi wattaþéttleika til að veita endingartíma að minnsta kosti þrjá mánuði áður en skipt er um við vegg minnkun í 0,4 mm.

Watt þéttleiki (hitastig) Hámarks magn hitastig fyrir 15% H2SO4 Hámarks magn hitastig fyrir 18% H2SO4 Hámarks magn hitastig fyrir 20% H2SO4 Hámarks magn hitastig fyrir 22% H2SO4 Hámarks magn hitastig fyrir 25% H2SO{{14} gráður W/cm2 gráður) 7 gráður (0 gráður W/cm2 gráður) gráður 72 gráður 66 gráður 6 W/cm2 (12 gráðu hækkun) 82 gráður 76 gráður 72 gráður 68 gráður 62 gráður 8 W/cm2 (16 gráður hækkun) 78 gráður 72 gráður 68 gráður 64 gráður 58 gráður 10 W/cm2 (20 gráður hækkun) 74 gráður 4 60 gráður
Örugg magntakmörk fyrir títantvíoxíðferlið eru 76 gráður (18% brennisteinssýra, 80 gráðu hitastig í magni, 6 W/cm² (12 gráðu aukning, 92 gráðu yfirborð)). Hitarinn er yfir öryggismörkum við 80 gráður og endingartími þriggja mánaða er ekki tryggður. Örugg magntakmörk eru 80 gráður -jaðar, jafnvel við 4 W/cm2.

Hönnunarbreytingar til að lengja líf umfram þrjá mánuði
Ef títantvíoxíð ferlisaðstæður segja til um 1,2 mm 316 slíður og þrír mánuðir eru ekki nægjanlegir, gætu tvær breytingar hjálpað en mjög mælt er með uppfærslu á málmblöndu. Fyrsta breytingin er að hámarka upphitaða lengd til að lágmarka wattaþéttleikann eins mikið og mögulegt er. Með 4 W/cm2 er hægt að ná tæringarhraða upp á 2–4 mm/ár í 18–20% brennisteinssýru við 80 gráður, þess vegna er líftími takmarkaður við 3–6 mánuði. Önnur framförin væri að nota tvíhliða ryðfríu stáli eins og 2205 eða há-kísil ryðfríu stáli eins og Alloy 20. Í 20% brennisteinssýru við 80 gráður, Alloy 20 dregur úr tæringarhraða í minna en 0,5 mm á ári, lengir endingartímann í 2–3 ár í hitalausu stáli í 2–3 ár, ekki varmafrítt stál. meltingar- og vatnsrofsstig framleiðslu títantvíoxíðs. Verkfræðingar ættu að tilgreina slíður úr álfelgur 20, álfelgur 825 eða tantal-klæddar fyrir áreiðanlega þjónustu. Þegar hitarar eru tilgreindir fyrir framleiðslu títantvíoxíðs skal ávallt nefna rétt sýruinnihald, magnhita og áætluð vinnulotu. Ábyrg ráðgjöf er að leggja ekki til 316 fyrir 20% brennisteinssýru við 80 gráður án þess að tala um skjóta tæringu. Fyrir flest fyrirtæki er ársfjórðungslega skipting ekki efnahagslega hagkvæm. Fyrirsjáanlegt en stutt líf upp á þrjá mánuði fyrir endurnýjun. Umbætur úr málmblöndu er rétta verkfræðilega svarið.