Við hvaða tiltekna þröskuld brennisteinssýrustyrks þarf 1,2 millimetra 316 ryðfríu stáli slíður eftir -suðuglæðingu til að koma í veg fyrir millikorna tæringu í rafhitara?

Verkfræðingar við viðhald verksmiðja sem sjá um rafmagnshitara í skólphreinsistöðvum sveitarfélaga og iðnaðar standa frammi fyrir erfiðu tæringarumhverfi vegna breytilegs klóríðmagns, hækkaðs hitastigs frá líffræðilegum ferlum og notkunar með hléum. Ólíkt hreinni efnaþjónustu þar sem styrkur er stjórnaður, er styrkur klóríðs í frárennslisvatni breytilegur með losun iðnaðar, afrennsli vegasalts og uppgufun í hreinsunarkerum. Þetta er oft raunin með 1,2 mm 316 ryðfríu stáli slíður sem hefur gott jafnvægi á kostnaði og almennri tæringarþol fyrir þessi forrit. En ef klóríðstyrkur og hitastig slíðuryfirborðsins eru yfir ákveðnum mörkum, gæti gryfjunargafl myndast á sex mánuðum, sem þarfnast tíðar og kostnaðarsamra endurnýjunar. Ákjósanlegasta samsetning klóríðinnihalds og yfirborðshita slíðunnar sem takmarkar 1,2 mm 316 slíður við sex mánaða endingartíma í frárennslishitunarþjónustu er tilgreind í þessari grein.

Hreyfifræði gryfjunar í 316 sem verður fyrir klóríði-afrennslisvatni
Frá rafefnafræðilegu sjónarhorni er holahegðun 316 í skólpvatni svipuð og hreinni klóríðlausnum en eykur við tilvist líffræðilegrar virkni, svifryks og breytilegs pH. Klóríð er venjulega til staðar í frárennsli í magni frá 100 ppm til 2.000 ppm, með toppa sem fara yfir 5.000 ppm við losun iðnaðar. 316 í 500 ppm klóríði er um 60°C. Mikilvægur gryfjuhitastig í 1000 ppm klóríði er lækkaður í 50 gráður. Með 2.000 ppm klóríði fer það niður í 40 gráður. Notaður wattaþéttleiki (venjulega 5–10 W/cm² fyrir frárennslisþjónustu) mun valda því að yfirborðshiti slíðunnar verður 15–30°C yfir magnafrennslishitastiginu fyrir dýfahitara. Í meðhöndlunarskáli sem haldið er við 35°C með 8 W/cm² hitara er yfirborðshiti slíðunnar 50-60°C. Ef klóríðstyrkurinn í vatninu er 1.000 ppm á þeim tíma er farið yfir 50°C mikilvæga gryfjuhitastigið og gryfjun á sér stað innan nokkurra daga. Gryfjur fjölga sér með hraða á bilinu 0,5–2,0 mm/mánuði þegar byrjað er í volgu skólpvatni og brjótast 1,2 mm vegg á 3–12 vikum. Þannig er sex mánaða endurnýjunarviðmiðuninni náð ef gryfjuræsing á sér stað á fyrsta mánuðinum og fjölgun er lokið á næstu fimm mánuðum.

Sex-Mánaða líf mikilvæg klóríð-Hitasamsetningar
Niðurstöður úr dýfingarprófunum á 316 sýnum í hermt afrennsli með eðlilega líffræðilega virkni (pH 6,5-7,5, í meðallagi svifryki) gefa til kynna eftirfarandi samsetningar magnklóríðstyrks og yfirborðshita slíðunnar sem gefa hámarks endingartíma í sex mánuði fyrir 1,2 mm vegg: Gildin eru fyrir samfellda notkun með venjulegum W/6.

Magnklóríðstyrkur (ppm) Mikilvægur yfirborðshiti slíðunnar fyrir upphaf gryfju innan 30 daga Útbreiðsluhraði hola (mm/mánuður) við þetta hitastig Tími að 1,2 mm gegnumgangi eftir ræsingu Heildarlíftími (upphaf + fjölgun) 300 – 500 ppm Yfir 70 gráður 0,4 – 0,2 – 0 mánuðir/mánuðir 0,4 – 0,7 – 0 mánuðir/mánuðir 800 ppm Yfir 60 gráður 0,6 – 1,0 mm/mánuði 1,5 – 2 mánuðir 2 – 3 mánuðir 800 – 1.200 ppm Yfir 55 gráður 0,8 – 1,2 mm/mánuði 1 – 1,5 mánuðir 1,5 – 2,5 mánuðir 1.200 ppm – 1.200 ppm 1,5 mm/mán 0,8 – 1,2 mánuðir 1 – 2 mánuðir 1.500 – 2.000 ppm Yfir 45 gráður 1,2 – 1,8 mm/mánuði 0,7 – 1 mánuður 1 – 1,5 mánuðir 2.000 – 3.000 ppm40°C 0.6mm/mán 20.5 mánaða 1.0mm/mán. 1 – 1,5 mánuðir
>3,000 ppm>35°C >2,0 mm/mánUndir 0,6 mánuðiUndir 1 mánuði
Fyrir sex mánaða endingartíma verður afurð klóríðinnihaldsins og yfirborðshita slíðunnar að gera ráð fyrir að minnsta kosti þrjá mánuði fyrir upphaf gryfjunnar og þrjá mánuði fyrir fjölgun. Þetta gerist aðeins þegar yfirborðshitastig slíðunnar er að minnsta kosti 5–10°C undir mikilvægu gryfjuhitastigi fyrir klóríðstyrkinn sem um ræðir. Yfirborðshiti slíðunnar ætti að vera undir 55°C fyrir 500 ppm klóríð. Fyrir 1.000 ppm klóríð verður það að vera minna en 45°C. Fyrir 2.000 ppm klóríð verður það að vera minna en 35 gráður.

Öruggt rekstrarumslag 6 mánaða endingartími
Hámarks leyfilegt magn afrennslishitastigs fyrir 1,2 mm 316 slíður við mismunandi wattaþéttleika til að ná sex mánaða endingartíma við mismunandi klóríðstyrkleikasvið er gefið upp í meðfylgjandi töflu. Gildi tryggja að yfirborðshiti slíðunnar sé að minnsta kosti 5 gráður undir mikilvægu gryfjuhitastigi fyrir tiltekið klóríðinnihald.

Styrkleikasvið klóríðs (ppm) Mikilvægur gryfjuhitastig mínus 5°C Öryggismörk Hámarks öruggt magn hitastigs við 5 W/cm² (15°C hækkun) Hámarks öruggt magn hitastigs við 8 W/cm² (25°C hækkun) Hámarks öruggt magn hitastigs við 10 W/cm² (30°C hækkun)
Minna en 300 ppm 75°C 60°C 50°C 45°C 300 – 500 ppm 65°C 50°C 40°C 35°C 500 – 800 ppm 55°C 40°C 30°C 25°C 8200°C 1,000 ppm 20°C 15°C 1.200 – 1.500 ppm 40°C 25°C 15°C 10°C 1.500 – 2.000 ppm 35°C 20°C 10°C Ekki framkvæmanlegt
Yfir 2.000 ppm Undir 30 gráður Ekki fáanlegt Ekki fáanlegt Ekki tiltækt
Fyrir skólphreinsilaug við 35°C magnhita og eðlilegt klóríðmagn 500–800 ppm mun 1,2 mm 316 slíður við 8 W/cm² gefa yfirborðshita slíðunnar um 60°C. Þetta er hærra en 55°C öryggismörkin og sex mánaða endingartími er ólíklegur. Til að fá 6 mánaða líftíma verður stjórnandinn að minnka wattaþéttleikann í 5 W/cm² (55°C öryggismörk leyfa 40°C í lausu, en magn er 35°C-viðunandi), lækka magnhita eða þola tíðari skipti.

Hönnun breytist lengur en sex mánaða líf
Ef ferlisskilyrðin eru nálægt sex-mánaða endingartíma geta þrjár hönnunarstillingar lengt endingartímann án þess að breyta slíðrefninu eða veggþykktinni. Í fyrsta lagi er að festa tímamæli eða hitastýringu til að slökkva á hitaranum þegar vaskurinn er nógu heitur. Stöðug aðgerð þýðir styttri tíma við hitastig og þar af leiðandi lengri dagatalslíf, jafnvel þótt heildartímar við hitastig séu þeir sömu. Önnur breytingin er að setja hitarann ​​á stað með miklu flæði. Aukning ókyrrðar leiðir til hækkunar á varmaflutningsstuðlinum og til lækkunar á hitastigi slíðunnar úr 25°C í 10-15°C við sama wattaþéttleika. Hitari sem myndi ná yfirborðshitastigi upp á 60°C við stöðnun má nota við 50°C í vel-afrennslisvatni sem fer niður fyrir mikilvæga þröskuldinn. Síðasta breytingin felst í því að bæta við tæringarvöktunarnema og skipta um hitara með fyrirbyggjandi hætti þegar rannsakandinn skynjar gryfjubyrjun. Þetta kemur í veg fyrir skyndilega bilun, þó það lengi ekki almennt líf. Fyrir skólphreinsistöðvar með klóríðinnihald yfir 1.000 ppm eða magnhita yfir 40°C, ættu verkfræðingar að tilgreina gryfjuþolnara málmblöndu eins og 317 ryðfríu stáli (3,5% mólýbden) eða Alloy 825. Stækkunarkostnaðurinn er venjulega 20–50% hærri en 6 mánuðir, en endingartíminn er 31% hærri en 31 mánuðir. Við val á hitara fyrir frárennslisþjónustu er mikilvægt að safna upplýsingum um styrk klóríðs frá nokkrum sýnatökuatburðum á ári þar sem árstíðabundnar breytingar geta verið talsverðar. Hitari sem hannaður er fyrir sumarið getur fljótt bilað á veturna ef afrennsli vegasalts eykur klóríðmagnið. Sex mánaða endurnýjunarmörkin eru ekki magn heldur fyrirsjáanleg afleiðing klóríðstyrks og yfirborðshita slíðunnar. Með tveimur eiginleikum mældum geta verkfræðingarnir spáð nákvæmlega fyrir um endingu hitara og hannað viðhaldsáætlanir, forðast bæði óvæntar bilanir og ótímabæra endurnýjun á enn virkum hitara.