Tank Temizleme Memesi Isıtıcı Servisinde 1,6 Milimetre 316 Paslanmaz Çelik Kılıfın Hangi Spesifik Sodyum Hidroksit Konsantrasyonu ve Kılıf Yüzey Sıcaklığı Kombinasyonunda Her 12 Ayda Bir Değiştirilmesi Gerekir?

Gıda işleme, içecek imalatı ve kimya tesislerindeki tank temizleme sistemlerinden sorumlu bakım mühendisleri, genellikle deterjanın sıcaklığını korumak için temizleme solüsyonu tanklarına yerleştirilmiş elektrikli daldırma ısıtıcılarına sahiptir. Ana temizlik maddesi, genellikle %2-5 konsantrasyonda ve 70-85 derece sıcaklıkta kullanılan sodyum hidroksittir. Bu ısıtıcılar genellikle 1,6 mm 316 paslanmaz çelik kılıf kullanır, bu da korozyon direnci ve nozül püskürtme darbesine karşı mekanik dayanıklılık arasında iyi bir uzlaşma sağlar. Bununla birlikte, belirli kostik konsantrasyonu ve yüksek kılıf yüzey sıcaklığı (watt yoğunluğu) kombinasyonları nedeniyle artan korozyon, servis ömrünü 12 ay veya daha kısa bir süreye kısaltabilir. Bu makale, tank temizleme nozulu ısıtma hizmeti için 1,6 mm 316 kılıfın yıllık olarak değiştirilmesi gereken noktaları tam olarak tanımlar.

Yüksek Yüzey Sıcaklıklarında 316'nın Kostik Korozyon Davranışı
80 dereceye kadar sıcaklıklarda, 316 tipi paslanmaz çelik, %5'in altındaki konsantrasyonlara sahip sodyum hidroksit çözeltilerinde pasiftir ve 0,1 mm/yıl'ın altında korozyon oranlarına sahiptir. Ancak ısı akışının artmasıyla kılıf yüzeyinin sıcaklığı artar ve pasif film daha az kararlı hale gelir. 85 derecelik yüzey sıcaklığında %3 NaOH'daki korozyon oranı yılda 0,1 mm'den azdır. 95 derecede her yıl 0,2-0,4 mm'ye kadar çıkar. 105 derecede yılda 0,5–1,0 mm'dir. Oranlar 115 derecede 2 mm/yılın üzerindedir. 1,6 mm kılıf ile 1,0 mm'ye (çoğu uygulama için minimum yapısal kalınlık) korozyon nüfuzu, yılda 1 mm'de 1-2 yıl sürer. Kostik konsantrasyonu ve kılıf yüzey sıcaklığı kombinasyonu, 1,6 mm duvarı 12 ayda 1,0 mm'ye kadar tüketen 12 aylık değiştirme eşiğine ulaştığında korozyon oranı yılda 0,6-0,8 mm düzeyindedir.

12 Aylık Hizmet ömrü için kritik geçiş eşikleri
Tank temizleme hizmetiyle ilgili sıcaklıklarda sodyum hidroksit çözeltilerine 316 numunenin daldırma testi, aşağıdaki kostik konsantrasyonu ve kılıf yüzey sıcaklığı kombinasyonlarının 1,6 mm'lik bir duvar için 12 aylık maksimum hizmet ömrü sağladığını gösterir:

Sodyum Hidroksit Konsantrasyonu (Ağırlık %) Toplu Çözelti Sıcaklığı Kılıf Yüzeyinin Sıcaklığı 8 W/cm2 (20 derece artış) Yüzey Sıcaklığında Beklenen Korozyon Oranı 1,6 mm'den 1,0 mm'ye Düşme Süresi (0,6 mm kayıp) Değiştirmeye Kadar Hizmet Ömrü %2 70 derece 90 derece 0,15 – 0,25 mm/yıl 2,5 – 4 yıl 3 – 5 yıl %2 80 derece 100 derece 0,30 – 0,50 mm/yıl 1,2 – 2 yıl 1,5 – 2,5 yıl %2 85 derece 105 derece 0,50 – 0,80 mm/yıl 0,75 – 1,2 yıl 1 – 1,5 yıl %3 70 derece 90 derece 0,20 – 0,35 mm/yıl 1,7 – 3 yıl 2 – 3,5 yıl %3 75 derece 95 derece 0,35 – 0,60 mm/yıl 1,0 – 1,7 yıl 1,2 – 2 yıl %3 80 derece 100 derece 0,60 – 1,00 mm/yıl 0,6 – 1,0 yıl 0,8 – 1,2 yıl %4 65 derece 85 derece 0,25 – 0,40 mm/yıl 1,5 – 2,4 yıl 1,8 – 3 yıl %4 70 derece 90 derece 0,40 – 0,70 mm/yıl 0,9 – 1,5 yıl 1 – 1,8 yıl %4 75 derece 95 derece 0,70 – 1,20 mm/yıl 0,5 – 0,9 yıl 0,6 – 1 yıl %5 60 derece 80 derece 0,30 – 0,50 mm/yıl 1,2 – 2 yıl 1,5 – 2,5 yıl %5 65 derece 85 derece 0,50 – 0,85 mm/yıl 0,7 – 1,2 yıl 0,8 – 1,5 yıl %5 70 derece 90
80 derece toplu sıcaklıkta %3 NaOH ve 1,6 mm kılıf kalınlığına sahip bir tank temizleme sistemi için kılıf yüzey sıcaklığı 8 W/cm^2'de yaklaşık 100 derecedir. Öngörülen korozyon hızı 0,6-1,0 mm/yıl olup, duvar kalınlığı 0,6-1,0 yılda 1,6 mm'den 1,0 mm'ye düşer. 12 ay içinde değiştirme tamamdır. Yığın sıcaklığı 75 dereceye düştüğünde yüzey sıcaklığı 95 derece olur ve dolayısıyla korozyon oranı yılda 0,35-0,60 mm, ömrü ise 1,2-2 yıldır.

12 Aylık Değiştirme Döngüsü Güvenli Çalışma Zarfı
Aşağıdaki tablo, duvar kalınlığının 1,0 mm'ye düşürülmesinin değiştirilmesi gerekmeden önce en az 12 aylık hizmet ömrü sağlamak amacıyla çeşitli watt yoğunluklarında 1,6 mm 316 kılıf için maksimum güvenli toplu sodyum hidroksit konsantrasyonunu ve sıcaklık kombinasyonlarını gösterir.

Watt Yoğunluk Sıcaklığı. %2 NaOH Sıcaklığı için toplu. %3 NaOH Sıcaklığı için toplu. %4 NaOH Sıcaklığı için toplu. %5 NaOH için toplu
4 W/cm² (10 derece artış) 88 dereceye kadar güvenli 82 dereceye kadar güvenli 78 dereceye kadar güvenli 72 dereceye kadar güvenli 6 W/cm² (15 derece artış) 83 dereceye kadar güvenli 77 dereceye kadar güvenli 73 dereceye kadar güvenli 67 dereceye kadar güvenli 8 W/cm² (20 derece artış) 78 dereceye kadar güvenli 72 dereceye kadar güvenli 68 dereceye kadar güvenli 62 derece 10 W/cm² (25 derece artış) 73 dereceye kadar güvenli 67 dereceye kadar güvenli 63 dereceye kadar güvenli 57 dereceye kadar güvenli 12 W/cm² (30 derece artış) 68 dereceye kadar güvenli 62 dereceye kadar güvenli 58 dereceye kadar güvenli 52 dereceye kadar güvenli
75 derece toplu sıcaklıkta %3 NaOH içeren tipik bir tank temizleme sistemi için, 8 W/cm²'de 1,6 mm 316 kılıf, 95 derecelik bir yüzey sıcaklığıyla sonuçlanır. 8 W/cm2'de %3 NaOH için güvenli yığın sıcaklığı tablodan 72 derecedir. Isıtıcı 75 derecede güvenli sınırı aşıyor ve 12 aylık kullanım ömrü garanti edilmiyor. Watt yoğunluğunu 6 W/cm2'ye (15°C artış) düşürmek, 77°C'lik güvenli bir yığın sınırı sunar, dolayısıyla 75°C, 12 aylık değişim için uygundur.

Hizmet Ömrünü 12 Ayın Ötesine Uzatacak Tasarım Değişiklikleri
Tank temizleme işlemi koşulları, 1,6 mm 316 kılıfı 12-aylık bir kullanım ömrüyle sınırlayacak kostik konsantrasyonları ve sıcaklıkları gerektirdiğinde hizmet ömrünü uzatabilecek üç tasarım iyileştirmesi açıklanmaktadır. Birincisi daha uzun veya daha büyük çaplı bir ısıtıcı kullanarak watt yoğunluğunu düşürmektir. Watt yoğunluğunun 8 W/cm2'den 4 W/cm2'ye düşürülmesi, kılıf yüzeyi sıcaklığı artışını 20 dereceden 10 dereceye azaltır; bu, çoğu konsantrasyonda 1 yıllık korozyon rejiminden 2-3 yıllık rejime geçişe karşılık gelir. İkinci değişiklik ise sıcaklığı 7/24 korumak yerine ısıtıcıyı yalnızca tank aktif olarak temizlenirken çalıştıracak bir zamanlayıcının eklenmesidir. Aralıklı çalışma, yüksek sıcaklıktaki süreyi kısaltarak takvim ömrünü görev döngüsüne eşdeğer bir faktör kadar uzatır. Saatteki korozyon hızı aynı ise günde 24 saat yerine 4 saat çalışan bir ısıtıcının ömrü takvimsel olarak 6 kat daha uzun olacaktır. Üçüncü bir değişiklik olarak kostik çözeltiye korozyon önleyici eklenir. 100-200 ppm'deki silikatlar veya fosfatlar korozyon oranlarını %30-50 oranında azaltabilir ve servis ömrünü %40-100 oranında artırabilir. Tank temizleme sistemi 80 derecede %4 NaOH'a ihtiyaç duyuyorsa ve sürekli çalışıyorsa, bu ayarlamaların 316'nın ömrünü 12 aydan fazla uzatacağı şüphelidir. Bu durumlarda mühendisler, 100 derece C'de %10 konsantrasyona kadar kostik çözeltilerde korozyon oranlarını yılda 0,1 mm'nin altında tutan, Alloy 600 veya Alloy 825 gibi nikel bazlı bir alaşıma yükseltme yapmalıdır. Tank temizleme hizmeti için ısıtıcı sipariş ederken, tedarikçiye her zaman maksimum kostik konsantrasyonunu, yığın sıcaklığını, beklenen görev döngüsünü ve istenen değiştirme aralığını bildirin. Bir üretici, watt yoğunluğundaki azalmayı veya tahmini hizmet ömrünü açıklamadan 85 derecede %4 NaOH için 316'yı öneriyorsa, yetkili mühendislik tavsiyesi vermiyor demektir. 1,6 mm 316 kılıf için 12 aylık değiştirme eşiği, kostik konsantrasyonunun, yığın sıcaklığının ve watt yoğunluğunun öngörülebilir bir fonksiyonudur. Mühendisler, kılıf yüzey sıcaklığını doğru bir şekilde belirleyerek ve tablodaki korozyon oranlarını kullanarak, değiştirme aralıklarını ve bakım bütçesini tahmin edebilir ve temizlik döngülerini bozabilecek beklenmedik ısıtıcı arızalarından kaçınabilir.