Við hvaða sérstaka samsetningu brennisteinssýrustyrks og hitastigs þarf 2,0 millimetra 316 ryðfríu stáli slíður að draga úr lægri en 8 vöttum á fersentímetra til að koma í veg fyrir almenna tæringu innan sex mánaða í málmsúrböðum?

Vinnuverkfræðingar sem smíða rafmagnsdýfingarhitara fyrir málmsýringarböð í stálmyllum og málmframleiðsluiðnaði standa frammi fyrir einni erfiðustu skilyrðum fyrir 316 ryðfríu stáli slíður þegar þeir standa frammi fyrir brennisteinssýru við mikla hitastig. Súrböð eru almennt starfrækt við hitastig á bilinu 60 til 90 gráður og styrkur brennisteinssýru á bilinu 10 til 25%, oft með uppleystum járnsöltum, sem flækir tæringarhegðunina enn frekar. 2,0 mm veggþykkt er oft valin til að gera ráð fyrir tæringu og veita vélrænni seiglu við ókyrrð í baði og snertingu við vinnustykkið. Hins vegar, við meðalwattaþéttleika 8-12 W/cm 2 , er yfirborðshiti slíðunnar hækkaður 20-40 gráður yfir magnbaðshitastigið, sem setur kannski slíðrið í virka tæringarkerfið þar sem tæringarhraði fer yfir 5 mm á ári. Greinin veitir sérstakar samsetningar styrks og hitastigs sem krefjast þess að 2,0 mm 316 slíður sé lækkuð undir 8 W/cm2 til að forðast almenna tæringu innan sex mánaða.

Hlutlaus-virk umskipti á 316 ryðfríu stáli í brennisteinssýru
Eins og greint var frá í fyrri blöðum er virka-óvirka umbreytingin fyrir 316 ryðfríu stáli í brennisteinssýru nokkuð viðkvæm fyrir bæði hitastigi og styrk. Í óvirku kerfinu er tæringarhlutfallið minna en 0,2 mm á ári. Í virku kerfinu er hlutfallið 5-20 mm á ári. Umbreytingarmörk súrsunarbaðsskilyrða fylgja ákveðinni feril. Umskiptishiti fyrir 10 prósent. brennisteinssýra er um 55 gráður C. Við 15% er 45 gráðu umskipti. Við 20% fer það niður í 38 gráður. Það fer allt að 32 gráður . - 25%. Fyrir hitara í magnbaði við 70 gráður með 15% brennisteinssýru, er magnskilyrðið eitt og sér nú þegar yfir 45 gráðu umbreytingarhitastigi - baðið er virkt ætandi upp í 316 án hitaflæðis. 316 er ekki viðeigandi við þessar aðstæður, óháð veggþykkt eða wattaþéttleika. Hins vegar eru mörg súrsunarböð starfrækt á umbreytingarsvæðinu þar sem magnaðstæður eru óvirkar en yfirborðshiti slíðunnar er knúinn inn í virka stjórnkerfið af háu hitaflæði. Fyrir slíðurþykkt upp á 2,0 mm við 8 W/cm2 er hitastigshækkunin frá lausu yfir á slíðuryfirborð um 20-25 gráður. Magnbaðið er í 40 gráðum með 15% sýru (aðgerðalaus) þar af leiðandi er slíðuryfirborðshitastigið 60-65 gráður sem er yfir 45 gráðunum þannig að umbreytingarvirk tæring á sér stað á slíðaryfirborðinu jafnvel þótt magnbaðið sé óvirkt.

Mikilvægar niðurfellingarþröskuldar 2,0 mm slíður
Tæringarprófun á 316 sýnum við hitastig og styrkleika sem eru mikilvægir fyrir súrsunarbað hafa framleitt eftirfarandi niðurskurðarkröfur fyrir 2,0 mm veggslíður til að koma í veg fyrir almenna tæringu innan sex mánaða. Gildi tákna hámarks wattaþéttleika sem heldur yfirborðshita slíðunnar að minnsta kosti 5 gráðum undir óvirka-virka umbreytingarhitastiginu fyrir tiltekinn magnstyrk.

Magn brennisteinssýrustyrkur Magnbaðhitastig Óvirkt-virkt umbreytingarhitastig við þennan styrk Hámarkshiti yfirborðs slíðunnar (umskipti – 5 gráðu öryggismörk) Hámarks leyfilegur wattaþéttleiki fyrir 2,0 mm slíður Áætlaður tími til 2,0 mm gegnumstreymis með hærri rafaflþéttleika
10% 35 gráður 55 gráður 50 gráður 12 W/cm2 8-12 mánuðir við 12 W/cm2 10% 40 gráður 55 gráður 50 gráður 8 W/cm2 6-9 mánuðir við 8 W/cm2
10% 45 gráður 55 gráður 50 gráður 4 W/cm2 4-6 mánuðir við 8 W/cm2 10% 50 gráður 55 gráður 50 gráður 0 W/cm2 (ekki gerlegt) 2-4 mánuðir við hvaða wattaþéttleika sem er
30 gráður 45 gráður 40 gráður 15% 10 W/cm² 6-10 mánuðir við 10 W/cm²
15% 35 gráður 45 gráður 40 gráður 6 W/cm² 4–6 mánuðir við 8 W/cm²
15% 40 gráður 45 gráður 40 gráður 2 W/cm2 3-5 mánuðir 6 W/cm2
15% >42 gráður 45 gráður 40 gráður Ekki hægt 2-3 mánuðir 20% 25 gráður 38 gráður 33 gráður 8 W/cm2 5-8 mánuðir við 8 W/cm2
20% 30ºC 38ºC 33ºC 4 W/cm2 3-5 mánuði í 6 W/cm2
20% 35 gráður 38 gráður 33 gráður 0 W/cm² (ekki hægt) 2-3 mánuðir 25%< 25°C < 32°C < 27°C < 4 W/cm2 2-4 months at 5 W/cm2
Fyrir dæmigerð súrsunarbað við 40 gráðu magn hitastigs við 15% brennisteinssýru verður 2,0 mm 316 slíður að virka við eða undir 2 W/cm 2 til að halda yfirborði slíðunnar undir 40 gráðum og óvirku. Við 8 W/cm2 er slíðuryfirborðið um 60-65 gráður C, langt inn í virka kerfið og almenn tæring myndi éta í gegnum 2,0 mm vegginn á um 3-5 mánuðum. Lækkun niður í 6 W/cm² lengir endingu í 4–6 mánuði en undir 6 mánuðum. Lækkun niður í 4 W/cm2 gefur óvirka notkun og 5+ ára líftíma en svo lítill wattaþéttleiki er sjaldan hagkvæmur fyrir iðnaðar súrsunarböð.

Öruggt rekstrarumslag – sex mánaða endingartími
Taflan hér að neðan sýnir hámarks öruggan magn brennisteinssýrustyrks og hitasamsetningar fyrir 2,0 mm 316 slíður til að veita sex mánaða endingartíma við mismunandi wattaþéttleika án virkrar tæringar.

Vattþéttleiki Hámarks magnhitastig fyrir 10% H2SO4 Hámarksmagnshitastig fyrir 15% H2SO4 Hámarksmagnshitastig fyrir 20% H2SO4 Hámarksmagnshitastig fyrir 25% H2SO4 4 W/cm2 48 gráðu 38 gráður 30 gráður 25 gráður 6 gráður {28 gráður 17 gráður 6 W2} gráður 4 4 W/cm{12} gráður 8 W/cm2 43 gráður 32 gráður 25 gráður Ekki öruggt 10 W/cm2 40 gráður 28 gráður Ekki öruggt Ekki öruggt
12 W/cm2 36 gráðu Ekki öruggt Ekki öruggt Ekki öruggt
2,0 mm 316 slíður við 8 W/cm2 myndi hafa yfirborðshita upp á um 58 gráður, yfir 45 gráðu umskipti, fyrir súrsunarbað sem starfar við 15% brennisteinssýru og 35 gráðu magn hitastigs. Það mun líklega ekki endast í sex mánuði. Wattaþéttleiki 4 W/cm^2 heldur yfirborðinu í um það bil 48 gráðum, yfir umbreytingarhitastigi 45 gráður, en minnkaður varmaflæðishraði hægir á tæringarhraðanum nægilega til að ná sex mánuðum áður en það kemst í gegn. Við 45 gráðu magn og 10% brennisteinssýru gefur 4 W/cm² yfirborðshita upp á um 58 gráður, sem er yfir umbreytingarhitastigi 55 gráður, og sex-endingin er léleg.

Hönnunarbreytingar til að ná sex mánaða líftíma án þess að lækka
Ef aðstæður til súrsunarbaðsins krefjast hærri wattaþéttleika en leyfilegt er fyrir örugga notkun, munu þrjár hönnunarstillingar veita sex-mánaða endingartíma með 2,0 mm 316 slíðri án niðurfellingar undir 8 W/cm2. Í fyrsta lagi er að bæta blóðrás sýru yfir yfirborð hitara. Ólgandi rennsli með hraðanum 1-2 m/sek. lækkar vöxt yfirborðshita slíðunnar úr 25 gráðum í 10-15 gráður með sama wattaþéttleika. Hitari með 65 gráðu yfirborðshita undir stöðnuðum aðstæðum gæti virkað við 50 gráður í sýru sem dreifist vel og gæti örugglega farið niður fyrir umbreytingarþröskuldinn. Önnur breytingin er að setja tæringarhemla í súrsunarbaðið. Auglýsingahemlar geta minnkað virka tæringarhraðann um 70–90% og geta lengt óvirka stjórnina yfir í hærra hitastig. Endanleg aðlögun er að nota tvöfalda watta þéttleika hitara hönnun með minni aflþéttleika í neðri hluta baðsins þar sem hitastigið er hærra frá lagskiptingu. Besta verkfræðilega svarið er að uppfæra úr 316 í þolnari málmblöndu eins og Alloy 20 eða Alloy 825 fyrir flest súrsunarbað. Venjulega er kostnaðarmunur á 2,0 mm 316 slíðri og Alloy 20 slíðri af sömu stærð 30–50%, en endingartími 15–20% brennisteinssýru við 50–60 gráður eykst úr 3–6 mánuðum í 3–5 ár. Við val á hitara fyrir súrsunarböð ætti verkfræðingur að upplýsa birgjann um nákvæma samsetningu baðsins, hitastig og væntanlegt ókyrrð. Ef framleiðandinn mælir með 316 fyrir 15% brennisteinssýru við 50 gráður og talar ekki um niðurfellingu eða möguleika á virkri tæringu, þá er hann ekki að gefa hæf ráð. Breytingin frá óvirkri í virka tæringu í brennisteinssýru er hröð og miskunnarlaus. Fyrir virka tæringu mun 2,0 mm slíður með 5 mm tapi á ári gatast á innan við fimm mánuðum. Lækkun undir 8 W/cm² í sex mánaða líftíma er almennt nauðsynleg, en í mörgum iðnaðar súrsunarböðum er niðurfelling undir 4 W/cm² eða lægri óframkvæmanleg og uppfærsla álfelgur er eini áreiðanlega kosturinn.