Hverjar eru sönnunargögnin-Byggð á slíðurþykkt fyrir 316 ryðfríu stálhitara í 5% natríumhýpóklórítlausnum við 40 gráður með hléum vinnulotum?

The Fundamental Trade-off in Chlorine Oxidising Service

Natríumhýpóklórít (NaOCl) er eitt árásargjarnasta skilyrði fyrir hvaða ryðfríu stáli sem er. Þetta sterka oxandi sæfiefni er mikið notað í vatnsmeðferð, bleikingu og hreinlætisaðstöðu. Það hefur áhrif á 316 ryðfríu stáli með kerfi sem er frábrugðið klóríð gryfju. Hypóklórítjónir geta oxað óvirku krómoxíðfilmuna beint í leysanlegar krómattegundir, þannig útrýmt hlífðarlaginu og útsett undirliggjandi málm fyrir hröðum árásum. 316 ryðfríu stáli fer í gegnum mælanlega samræmda tæringu og hættulegri gryfju og sprungur á streitutæringu við styrkleika allt að 40 o þykkt og þykkt hennar er allt að 40°. málamiðlun milli þess að hafa nægan málm til að takast á við áætluðu tæringardýpt og þess að engin möguleg þykkt mun veita langan líftíma ef nota á rafmagnshitunarrör í þessu fyrirkomulagi, jafnvel þó ekki sé nema með hléum. Þessi greining leiðir til sönnunargagna-undirstaða þykktarráðlegginga fyrir 316 ryðfríu stáli í þynntri hýpóklórítþjónustu, byggt á birtum tæringargögnum og reynslu á vettvangi í vatnsmeðferð sveitarfélaga og matvælahreinsun.

Tæringarkerfi og mældur skarpskyggni í hýpóklóríti.

Tæringarviðbrögð 316 ryðfríu stáli í natríumhýpóklórítlausnum sýnir fyrirsjáanlegt mynstur með tilliti til styrks, hitastigs, pH og útsetningartíma. % Niðurdýfingarrannsóknir á rannsóknarstofu við 40 gráður á NaOCl með pH stillt á 9-10 (algengt fyrir bleikju í sölu) sýna samræmdan tæringarhraða upp á 0,3-0,8 mm/ári. Hærri endinn á þessu bili er þegar lausnin er loftræst eða hrist, sem kemur í stað hýpóklórítstyrks á málmyfirborðinu. Þannig myndi 1,2 mm veggur gatast á 1,5-4 árum í samfelldri niðurdýfingu. Flestar notkunar á hýpóklóríthitun eru hins vegar af hléum - hitari er aðeins notaður í sérstökum lotum og lausnina má tæma, þynna eða hlutleysa á milli notkunar. Með hléum hitaáætlun í tvær klukkustundir á dag, getur virkur tæringarhraði verið 0,05 til 0,15 mm á ári, sem gefur fræðilegan líftíma 8 til 24 ár fyrir 1,2 mm vegg. Þessi umtalsverða lækkun er vegna þess að ætandi árásin þarf bæði virkt hýpóklórít og háan hita. Í slökkvilotum kólnar lausnin og hýpóklórítið brotnar niður, sem leiðir til þess að tæringarhraði er nálægt engu. Hið skaðsamari bilunarkerfi er hola í hýpóklóríti. Jafnvel við 40 gráður er farið yfir mikilvæga gryfjuhitastig 316 ryðfríu stáli í 5% NaOCl og gryfjur geta hafist eftir aðeins nokkrar klukkustundir af útsetningu. Þegar hola myndast eykst dýpt gryfjunnar um 0,5–1,5 mm á ári, óháð jöfnum tæringarhraða. Ef lausnaraðstæður eru hlynntar því að hola sé hafin, getur ein hola farið í gegnum 1,5 mm vegg á 1-3 árum, jafnvel með sporadískri virkni. Vettvangsgögn um bilanir í hýpóklórítgeymi 316 ryðfríu stáli hitara gefa greinilega til kynna að götunarkerfið einkennist af gryfju frekar en samræmdri þynningu. Ráðleggingar um þykkt ættu því að vera byggðar á útbreiðsluhraða hola en ekki almennt tæringarþol.

Hitatakmörk og hagnýtar hitaþvinganir

Erfitt er að hita upp natríumhýpóklórítlausnir vegna þess að hýpóklórít er varmaóstöðugt og brotnar hraðar niður með hækkandi hitastigi. nálægt 40 gráðu niðurbrotshraði er í meðallagi, en það verður hraðari nálægt yfirborði slíðunnar, þar sem hitastigið gæti orðið 60-80 gráður fyrir magnlausn sem er 40 gráður. Tæring stafar af bæði súrefnis- og klóríðjónum (aukaafurðir niðurbrots hýpóklóríts). Fyrir tiltekið aflinntak leiðir þykkari slíður til hærra yfirborðshitastigs, sem leiðir til jákvæðrar endurgjafarlykkja með hraðari niðurbroti og hærri klóríðstyrk við málmyfirborðið. Fyrir dæmigerðan dýfahitara með 6–8 W/cm^2 wöttþéttleika í 40 gráðu vökva, heldur 1,2 mm veggur hitastigi slíðunnar um 55-60 gráður. Með 2,0 mm veggþykkt hækkar þetta í 70-80 gráður. Niðurbrotshraði hýpóklóríts er um þrisvar sinnum hærri við 70 gráður en við 55 gráður. Auka klóríðið sem er búið til á staðnum getur dregið úr gryfjunarmöguleika ryðfríu stálsins og getur þar af leiðandi stuðlað að ræsingu hola. Hitalíkön sýna að hitastig slíðunnar ætti að vera undir 60 gráðum til að forðast hraðari niðurbrot í hýpóklórítþjónustu. Þessi takmörkun setur í raun hámarks mögulega veggþykkt. Fyrir rör með 12 mm OD og 40 gráðu hýpóklórít er hámarksveggþykktin um 1,6-1,8 mm til að halda hitastigi slíðunnar undir 60 gráðum við 5 W/cm2 wattaþéttleika. Við 8 W/cm2 getur veggþykkt jafnvel 1,2 mm farið yfir 60 gráður og því er ekki aðeins þörf á stærri veggjum heldur varmabannaðir.

Vísbendingar-Þykktarráðleggingar fyrir ýmsar vinnuáætlanir

Fyrir hlé á hýpóklóríthitun, þar sem hitarinn er notaður í minna en 4 klukkustundir á hverjum degi með vikulegu frárennsli eða þynningu, myndi þykkt 1,2 til 1,5 mm nægja fyrir endingartíma upp á 3 ár. Meðaltæringarmagn í 3 ár með hléum váhrifum (áætlað 0,15-0,45 mm) skilur eftir að minnsta kosti 0,75 mm af afgangsvegg. Hættu við gryfju er stjórnað með því að takmarka hitastig slíðunnar. 316 ryðfríu stáli er slæmur kostur fyrir hvaða notkun sem krefst stöðugrar upphitunar, svo sem að halda bleikjugeymslutanki við 35-40 gráður C til að koma í veg fyrir kristöllun, óháð þykkt. Samræmdur tæringarhraði er 0,3-0,8 mm/ár með stöðugri útsetningu, því myndi 2,0 mm veggur endast í 2,5-6,5 ár. Meira krítískt, gryfjur geta byrjað og stækkað með áframhaldandi upphitun. Vettvangsgögn frá skólphreinsistöðvum sveitarfélaga sem reyndu að nota 316 ryðfríu stálhitara í samfelldri hýpóklórítþjónustu benda til meðalbilunar eftir 12-24 mánuði, jafnvel með veggþykkt 2,5-3,0 mm. Bilunirnar tengjast yfirleitt gryfjutengdum, ekki einu sinni sliti. Ef hitari er fjarlægður og hreinsaður er hæfileg öryggismörk veggþykkt 1,5 til 1,8 mm fyrir notkun með hléum með lengri slökkviferli. Þykktin yfir 1,2 mm er ekki fyrst og fremst fyrir tæringarheimildir heldur fyrir vélrænan styrk gegn meðhöndlunarskemmdum við fjarlægingu og enduruppsetningu, sem er dæmigert í hreinlætisaðstöðu.

Fyrir notkun með mjög stutta upphitunarlotu, td að hita hýpóklórítlausn úr 20 gráður í 40 gráður einu sinni á dag fyrir lotuhreinsunaraðgerð, gæti þykkt 1,0 til 1,2 mm hentað. Stuttur útsetningartími lágmarkar heildar tæringargengni og hitauppstreymi þunns veggs dregur úr upphitunartímanum og takmarkar enn frekar útsetningu. En öll hola sem byrjaði í upphitunarlotu mun halda áfram að vaxa við kælingu svo framarlega sem hýpóklórít er í sambandi við málminn. Mjög mælt er með því að tæma lausnina eða hlutleysa eftir hverja lotu. Í öllum kringumstæðum styðja sönnunargögnin 2,0 mm loft fyrir 316 ryðfríu stáli í hýpóklórítþjónustu. Ofan við þessa þykkt hækkar hitauppstreymi hitastigs slíðunnar í það svæði sem hraða niðurbroti hýpóklóríts og auka málmurinn eykur ekki endingu hlutfallslega vegna þess að hola, ekki samræmd tæring, stjórnar bilun.

Önnur efni og hönnunaraðferðir sem standa sig betur en þykkari veggir

Þegar kemur að hýpóklóríthitun er næstum alltaf betri kostur að breyta slíðrinu en að bæta þykkt við 316 ryðfrítt stál. Títan (Gráða 2 eða 7) er iðnaðarstaðallinn til að hita natríumhýpóklórítlausnir. Í hýpóklóríti myndar títan endingargóða óvirka filmu og er ónæm fyrir gryfju upp í styrk upp að 15% og hitastig upp á 80 til 90 gráður. Títanslíður sem er 1,0–1,2 mm þykkur endist 3,0 mm 316 ryðfríu stáli slíður um tíu eða meira. Upphafskostnaður við títan er fljótlega bættur upp á styttri stöðvunartíma og færri skipti. Í fjarveru títan er hægt að setja flúorfjölliða húðun eins og PTFE eða PFA á 316 ryðfríu stáli slíðri. Þessi húðun ver málminn fyrir hýpóklórítlausninni og útilokar algjörlega tæringu. Hins vegar geta húðunin skemmst vélrænt og þarf að fara varlega með þær. Húðaður hitari (1,2 mm 316 kjarni úr ryðfríu stáli, 0,3-0,5 mm PTFE lag) er mun áhrifaríkari en 2,5 mm ómeðhöndluð 316 slíður. Að lokum er vöttþéttleiki minnkaður í 3-4 W/cm 2 með því að nota lengri eða fleiri hitara, halda hitastigi slíðunnar innan við 5-10 gráður frá magnlausninni og lækka niðurbrot hýpóklóríts og gryfjuhættu. Við notkun með hléum getur 1,2 mm 316 slíður gefið viðunandi endingu við lágan wattaþéttleika.

Ályktun: Þyngd sönnunargagna fyrir þykkt dýpklórítþjónustu

Þegar þú velur slíðurþykkt fyrir 316 hitara úr ryðfríu stáli í 5% natríumhýpóklóríti við 40 gráður, verður að viðurkenna að efnið virkar á mörkum efnaþols þess. Tæringarprófanir og bilanir á vettvangi benda til þess að hola, ekki jafnt slit, sé aðalþátturinn sem ræður endingartíma og að stærri veggir skili minnkandi ávöxtun umfram lágmarksþykkt sem er 1,2–1,5 mm. Fyrir vinnu með hléum með minna en fjögurra klukkustunda upphitun á dag og reglulega tæmingu eða þynningu er valið á þykkt raunhæft . 1.4-1.6 mm er nógu þykkt til að lifa af einstaka holum í tvö til þrjú ár, en samt nógu þunnt til að halda hitastigi slíðunnar undir 60 gráðum við miðlungs wattaþéttleika. Fyrir stöðuga upphitun eða hvers kyns notkun þar sem ekki er hægt að fjarlægja hitarann ​​og skoða reglulega, er 316 ryðfríu stáli ekki ásættanlegt óháð þykkt og ætti að velja títan eða húðuð slíður. Innkaupaforskriftin fyrir hýpóklórítþjónustu ætti að tilgreina hámarks wattaþéttleika (4 W/cm 2 eða minna), áætlaðan daglegan upphitunartíma og ef þörf er á stöðugri notkun fyrir títan eða húðaða valkosti. Þetta snýr hönnunarumræðunni frá óframleiðnilegri leit að sífellt þykkari 316 veggjum í efnis- og kerfislausnir sem sannarlega leysa tæringarvandamálið.