1,2 Milimetre Et Kalınlığında 316 Paslanmaz Çelik Kılıfın Maksimum Servis Ömrü Nedir? 1,2 Milimetre Et Kalınlığında 316 Paslanmaz Çelik Kılıfın 110 Derece Santigratta Sürekli %15 Fosforik Asit Servisinde Maksimum Servis Ömrü Nedir? 110 Santigrat Derecede Sürekli %15 Fosforik Asit Servisinde Maksimum Servis Ömrü Nedir?

Fosfatlı gübre üretimi, metal işleme banyoları ve fosforik asitle çalışan gıda işleme ekipmanları gibi kimyasal proses uygulamalarında kullanılan elektrikli daldırma ısıtıcılar için kılıf malzemesinin seçiminde hem korozyon direncinin hem de termal performansın dikkate alınması gerekir. Fosforik asit, hidroklorik asit veya sülfürik asit kadar agresif değildir, ancak 80oC'nin üzerindeki sıcaklıklarda ve %10'un üzerindeki yüksek konsantrasyonlarda, özellikle kaynak bölgelerinde ve yüksek artık gerilime sahip yerlerde 316 paslanmaz çeliğe hızlandırılmış saldırı meydana gelebilir. Kılıf duvar kalınlığı, ısıtıcının servis ömrü boyunca korozyon toleransını belirler, ancak bağlantı doğrusal değildir, çünkü korozyon oranları duvarın incelmesi ve yerel akım yoğunluğunun artmasıyla birlikte artma eğilimindedir. Bu makale, bilinen korozyon verilerine ve kimyasal tesislerdeki saha deneyimine dayanarak, 110 derecede %15 fosforik asit içindeki 1,2 mm 316 kılıf için niceliksel bir hizmet ömrü tahmini sunmaktadır.

316 Paslanmaz Çeliğin Sıcak Fosforik Asitte Korozyon Davranışı
80 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda %10 ila %30 arasındaki fosforik asit konsantrasyonlarında, 316 paslanmaz çelik, asit saflığına, sıcaklığa ve akış hızına bağlı olarak 0,1 ila 0,5 mm/yıl arasında genel korozyon oranlarına sahiptir. Fosforik asit güçlü bir oksitleyici madde olmadığından ve lokalize saldırılardan sorumlu klorürler içermediğinden, korozyon mekanizması çoğunlukla çukurlaşma yerine tekdüze incelme şeklindedir. Ticari fosforik asit, saldırıyı hızlandırabilen ve çukurlaşmaya yol açabilen fosfat kayasından gelen florürler, sülfatlar ve klorürler gibi kirletici maddeler içerir. Normal endüstriyel saflıkta 110 derecede %15 fosforik asitte 316'nın genel korozyon oranı yaklaşık 0,25 mm/yıldır. Bu oran, kılıf yüzey sıcaklığının toplu asit sıcaklığının 5 derece içinde olmasına dayanmaktadır. Aslında ısı akışı, ısıtıcı kılıfının daha yüksek bir sıcaklığına neden olur. 110 derece asitte 6 W/cm²'de 1,2 mm duvar 316 kılıf için dış yüzey sıcaklığı 125 derece civarındadır. Bu sıcaklıkta korozyon hızı yaklaşık 0,35 mm/yıl'a yükselir. Sıcaklık, ısı akışıyla arttırılır ve yığın asit sıcaklığına göre korozyon oranına %40 daha eklenir.

1.2 Milimetre et kalınlığı için hizmet ömrünün tahmini
316 kılıfın nominal kalınlığı 1,2 mm'dir. Ancak üretim toleransları ±0,1 mm'dir. Bu, minimum kalınlığın 1,1 mm olabileceği anlamına gelir. İhtiyatlı servis ömrü tahmini minimum kalınlığa dayanmaktadır. 0,35 mm/yıl kullanır ve korozyon oranı 0,35 mm/yıldır. Ancak duvar tamamen yıkılmadan başarısızlık meydana gelecektir. MgO genleşmesi ve dış proses basıncından kaynaklanan iç basınçlara direnmek için minimum yapısal kalınlık 0,5 mm'dir. Bu nedenle, yararlı korozyon payı 1,1 mm – 0,5 mm=0.6 mm'dir. Tahmini hizmet ömrü, yılda 0,35 mm'de 0,6/0.35=1.7 yıldır. Bu, kılıfın minimum yapısal kalınlığına ulaştığı andır. Aslında, ısıtıcılar genellikle bir güvenlik marjı sağlamak için kalan duvar kalınlığı 0,7-0,8 mm olacak şekilde değiştirilir. Bu değiştirme eşiğinde hizmet ömrü yaklaşık 1,2 yıla düşer. 5 yıllık hizmet ömrü için başlangıç ​​duvar kalınlığının 0,35 x 5 yıl + 0.5 (yapısal kenar boşluğu) + 0.1 (tolerans)=2.35 mm veya yaklaşık 2,5 mm olması gerekir. Bu nedenle, bu hizmetteki 1,2 mm duvarlı 316 kılıf yalnızca yıllık değiştirmenin kabul edilebilir olduğu uygulamalar için uygundur.

Önerilen Fosforik Asit Servis Et Kalınlığı
Aşağıdaki tablo, konsantrasyon, sıcaklık ve istenen hizmet ömrünün bir fonksiyonu olarak fosforik asit hizmetindeki elektrikli daldırma ısıtıcılar için kabul edilebilir kılıf duvar kalınlıklarını listelemektedir. Değerler, normal safsızlıklara ve 4 ila 6 W/cm2 watt yoğunluğuna sahip endüstriyel sınıf asit içindir.

Fosforik Asit Konsantrasyonu|Toplu Asit Sıcaklığı|Hedef Hizmet Ömrü|Tavsiye Edilen Minimum 316 Duvar Kalınlığı |Tavsiye Edilen Kalınlıkta Hizmet Ömrü Yüzeyde Tahmin Edilen Korozyon Oranı
10 – 15 % 80 – 100 derece 2 yıl 1,2 mm 0,20 – 0,30 mm/yıl 1,5 – 2,5 yıl
%10 – 15 80 – 100 derece 5 yıl 2,0 mm 0,20 – 0,30 mm/yıl 4-6 yıl
%10–15 100–120 derece 2 yıl 1,6 mm 0,30–0,45 mm/yıl 2–3 yıl
%10 – 15 100 – 120 derece 5 yıl 2,5 mm 0,30 – 0,45 mm/yıl 5 – 7 yıl
%15 – 25 80 – 100 derece 2 yıl 1,6 mm 0,25 – 0,40 mm/yıl 2 – 3 yıl
%15 – 25 80 – 100 derece 4 yıl 2,5 mm 0,25 – 0,40 mm/yıl 4 – 6 yıl
%15 – 25 100 – 120 derece 1 yıl 1,6 mm 0,40 – 0,60 mm/yıl 1 – 2 yıl
%15 – 25 100 – 120 derece 3 yıl 2,5 mm 0,40 – 0,60 mm/yıl 3 – 4 yıl
>%25 Herhangi bir sıcaklık Herhangi biri Tavsiye edilmez > 0,60 mm/yıl Tahmin edilemez; daha yüksek alaşım kullanın
316 paslanmaz çelik, duvar kalınlığı ne olursa olsun, normalde 100 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda %25'ten fazla fosforik asit konsantrasyonları için uygun değildir. Bu senaryoda mühendisler, sıcak fosforik asitte korozyon oranları 316'dan iki kat daha düşük olan, Alloy 20 (Carpenter 20) veya Alloy 625 gibi yüksek-moly'li bir alaşıma yükseltme yapmayı düşünebilir.

Duvar kalınlığını artırmadan servis ömrünü uzatmak için tasarım değişiklikleri
Alan veya termal tepki hususları, sıcak fosforik asit görevi için 1,2 mm 316 kılıfın kullanılmasını gerektirdiğinde, hizmet ömrünü tahmin edilen 1,7 yıldan çok daha fazla artırmak için üç tasarım ayarı mevcuttur. Birincisi watt yoğunluğunun azaltılmasıdır. Çalışma seviyesi 6 W/cm²'den 3 W/cm²'ye düştüğünde, kılıf yüzey sıcaklığı 125 dereceden yaklaşık 116 dereceye ve korozyon oranı da yılda 0,35'ten 0,22 mm civarına düşer. Bu, hizmet ömrünü 1,7 yıldan 2,7 yıla çıkarır. İkinci değişiklik ise montajdan önce kılıf yüzeyinin %20 nitrik asit ile 50 derecede 60 dakika pasifleştirilmesidir. Pasivasyon, gömülü demir parçacıklarını ortadan kaldırır ve krom oksit tabakasının kalınlığını artırarak, hizmetin ilk birkaç ayında başlangıçtaki korozyon oranını %20-30 oranında azaltır. Üçüncü değişiklik ise asidin saflığını yönetmektir. Florürler 50 ppm'in, klorürler ise 100 ppm'in altında tutulabilirse korozyon yılda 0,15–0,20 mm ile sınırlandırılabilir ve servis ömrü 3–4 yıl olacaktır. Öngörülemeyen bir ısıtıcı arızasının önemli miktarda üretim kaybına yol açacağı önemli uygulamalarda, mühendisler yedek bir ısıtıcı kullanmalı veya tankı ikiz ısıtıcılarla inşa etmeli, böylece biri değiştirilebilirken diğeri sıcaklığı koruyabilir. Yedek ısıtıcının maliyeti, sürekli kimyasal üretimin öngörülemeyen bir şekilde durdurulmasının maliyetiyle karşılaştırıldığında ihmal edilebilir düzeydedir. Fosforik asit servisi için ısıtıcıları seçerken proses akışındaki gerçek asitle korozyon kuponu testini belirtin. Gerçek dünyadaki asit saflığı tesisten tesise ve hatta üretim partisinden üretim partisine büyük ölçüde değişiklik gösterir; dolayısıyla yayınlanan veriler tahminler sağlar. Beklenen kılıf sıcaklığında proses asidine maruz bırakılan 1,2 mm 316 numunenin üç aylık kupon testi, hizmet ömrünün en iyi göstergesidir. Tipik olarak bu testin maliyeti, arızalı bir ısıtıcının maliyetinden daha azdır.