Við hvaða tiltekna styrk saltsýru við 50 gráður á Celsíus kemst 1,2 millimetra 316 ryðfríu stáli slíður í gegn innan 500 klukkustunda eftir samfellda upphitun í dýpi?

316 ryðfríu stáli er almennt talið lélegt efni fyrir rafmagnsdýfihitara sem tilgreint er af efnavinnsluverkfræðingum fyrir saltsýruskyldu í málmsýringu, pH leiðréttingu og endurnýjunarkerfum. Saltsýra er mjög árásargjarn afoxandi sýra. Klóríðjónir miða á óvirka lagið á ryðfríu stáli. Ólíkt brennisteins- eða saltpéturssýru er ekkert styrkleikasvið þar sem það hefur mjög góða viðnám fyrir 316. Við vægt hitastig í mjög þynntum lausnum getur 316 hins vegar gefið viðunandi líf fyrir ó-mikilvæg notkun. Tíminn sem það tekur fyrir gryfju að breiðast út frá ytra yfirborði að innri vegg fer eftir veggþykkt slíðunnar. Í þessari grein er greint frá mælingum á tilteknum saltsýrustyrk við 50 gráður sem veldur því að 1,2 mm 316 slíður kemst í gegnum gryfju í 500 klukkustunda samfelldri notkun við meðalþyngd iðnaðarwatta.

„Pitting tæring á 316 ryðfríu stáli í þynntu HCl.
Tæring 316 í saltsýru á sér stað sem hola, ekki einsleit þynning. Ef hola myndast við yfirborðsgalla, innlimun eða veikleika í óvirku filmunni mun hún fjölga sér hratt vegna sjálfhvataeðlis klóríðárásar. Mikilvægur gryfjunarmöguleiki 316 í klóríðlausnum minnkar með hækkandi hitastigi og klóríðstyrk. Þröskuldur klóríðstyrkur fyrir ræsingu í holu er um 50-100 ppm (0,005-0,01% HCl) við 50 gráður. Undir þessum viðmiðunarmörkum eru gryfjur sjaldgæfar og dæmigerður tæringarhraði er minni en 0,05 mm/ár. Fyrir utan þennan þröskuld er líklegt að hola sé í gryfju og hraða útbreiðslu gryfjunnar eykst hratt með klóríðinnihaldi. Tíminn þar til hún kemst í gegn fyrir 1,2 mm vegghúð er stjórnað af útbreiðsluhraða holunnar eftir upphaf. Útbreiðsluhraðinn við 50 gráður er á bilinu 0,01 mm/klst. í 0,1% HCl til 0,10 mm/klst. í 1% HCl. Útbreiðsluhraðinn er ~0,03–0,05 mm/klst. fyrir 0,5% HCl, sem gefur til kynna að 1,2 mm veggur myndi komast í gegn 24–40 klukkustundum eftir upphaf holu. Það fer eftir yfirborðsgæði og afgangsálagi, allur endingartími er 120-540 klst., þar með talið 100-500 klst.

Mikilvægur styrkur fyrir 500 stunda líf
Spáð er fyrir eftirfarandi endingartíma frá niðurdýfingarprófun á 316 slíðrasýnum við 50 gráður og yfirborðsslípun sem er dæmigerð fyrir verslunarhitara. Við 0,05% HCl (500 ppm klóríð) er gryfjubyrjun um 800–1.200 klukkustundir og útbreiðsla er hæg við 0,005 mm á klukkustund . 1.2 mm slíður myndi endast í 1.000-1.500 klukkustundir í heildina. Við 0,10% HCl er upphafstíminn styttur í 400-600 klst. með útbreiðslu á 0,010-0,015 mm/klst., samtals 500-800 klst. Við 0,15% HCl sem hefst innan 200-300 klst. Fjölgun 0,020-0,025 mm á klst. Heildarlíftími 300-500 klst. Upphaf 100-200 klst. við 0,20% HCl Fjölgun 0,030-0,040 mm/klst Heildarlíftími 150-300 klst. Nauðsynlegur styrkur HCl fyrir 500 klst. líf er um 0,12 til 0,14%. Við eða undir þessum styrk eru töluverðar líkur á því að 1,2 mm 316 slíður lifi af 500 samfellda vinnustundir. Yfir þessum styrk eru lífslíkur undir 500 klst. Þessi gildi eru fyrir wattaþéttleika 5–8 W/cm² sem eykur yfirborðshita slíðunnar í um 55–60 gráður. Við meiri wattaþéttleika dregur hærri yfirborðshitastigið úr mikilvægum styrk enn frekar.

Saltsýra þjónustustyrkur & veggþykktarfylki
Taflan hér að neðan gefur ráðlagða 316 slíðurveggþykkt fyrir saltsýru við 50 gráður fyrir ætlaðan endingartíma. Gildin gera ráð fyrir wattaþéttleika 5 til 8 W/cm2 og venjulegri yfirborðsáferð

HCl styrkur Klóríðstyrkur (ppm) Áætlaður vaxtarhraði hola við 50 gráður Lágmark 316 veggþykkt fyrir 500 klukkustunda líf Lágmarks veggþykkt fyrir 1.000 klukkustunda líf Ráðleggingar
Undir 0,05%< 500 ppmBelow 0.005 mm/hour 0.8 mm 1.0 mm 316 acceptable for intermittent service 
0,05 – 0,10% 500 – 1.000 ppm 0,005 – 0,015 mm/klst. 1,0 mm 1,6 mm 316 jaðar; Búast við stuttu lífi
0,10 – 0,15% 1.000 – 1.500 ppm 0,015 – 0,025 mm/klst. 1,2 mm 2,0 mm 316 ekki mælt með samfelldri þjónustu
0,15 – 0,20 % 1.500 – 2.000 ppm 0,025 – 0,040 mm/klst. 1,6 mm 2,5 mm Títan eða tantal
0,20 – 0,50% 2.000 – 5.000 ppm 0,040 – 0,100 mm/klst. Ekki hagkvæmtGetur það ekki Títan þarf
Yfir 0,50% Yfir 5.000 ppmMeira en 0,100 mm/klst. Ekki ásættanlegtEkki samhæft Notaðu ekki-málmhitun
Ef styrkur saltsýru er yfir 0,15% við 50 gráður er 316 ryðfrítt stál ekki gott efni til að nota óháð veggþykkt. Hraði útbreiðslu gryfjunnar og veruleg hætta á skyndilegri götun án fyrirvara eru áhyggjuefni. Títan (2. eða 7. stig) hefur góða viðnám gegn þynntri saltsýru upp í 1% styrk við 50 gráður C, með tæringarhraða < 0,01 mm á ári. Fyrir hærri styrk eða hitastig þarftu tantal. Þegar þeir velja hitara fyrir saltsýruþjónustu þar sem 316 er til skoðunar, ættu verkfræðingar að tilgreina tæringarmiðapróf með því að nota raunverulega vinnslusýruna og sýnishorn af slíðrefninu við áætlaðan yfirborðshita. Birt gögn gefa áætlanir en hegðun gryfjunnar hefur sterk áhrif á raunverulegan sýruhreinleika og hitastýringu. Kostnaður við bilun á stakri hitara í saltsýru - þar með talið málmjónamengun í vinnslulausninni - er oft meiri en kostnaðurinn við að uppfæra í títan. Skynsamleg verkfræðiráðgjöf við 50 gráður og yfir 0,1% er að forðast 316 með öllu.