Při jaké konkrétní kombinaci koncentrace kyseliny sírové a teploty vyžaduje 1,2milimetrový plášť z nerezové oceli 316 výměnu každých šest měsíců v provozu ohřívače galvanické lázně?
Zanechat vzkaz
Kyselina sírová je běžnou součástí roztoků pro pokovování mědí, niklem a chromováním. Procesní inženýři jsou zodpovědní za elektrické ponorné ohřívače v galvanizačních lázních. Typické koncentrace jsou 5 až 15 procent kyseliny sírové při provozních teplotách 40 až 60 °C. Kvůli prostorovým omezením v pokovovacích nádržích a potřebě rychlé tepelné odezvy se často používá 1,2 mm plášť z nerezové oceli 316. Zvýšená obecná koroze však může při určitých kombinacích koncentrace kyseliny a zvýšené povrchové teploty pláště z wattové hustoty zkrátit životnost na šest měsíců nebo méně. Tento dokument uvádí přesné limity, při kterých by se měl 1,2mm 316 plášť měnit pololetně{13}}pro službu ohřívače galvanické lázně.
Korozní chování 316 ve zředěné kyselině sírové při vysokých povrchových teplotách
V koncentracích kyseliny sírové pod 15 % při teplotách pod 50 stupňů je nerezová ocel 316 pasivní a koroduje rychlostí pod 0,1 mm za rok. Pasivní fólie je však při vyšších teplotách méně stabilní. Rychlost koroze v 10% kyselině sírové stoupá na 0,2–0,4 mm/rok při 60 stupních. Při 70 stupních se zvyšuje na 0,5–1,0 mm/rok. Při 80 stupních jsou rychlosti > 2 mm/rok. Pro plášť o tloušťce 1,2 mm je minimální konstrukční tloušťka pro tlakovou izolaci asi 0,6 mm. Po 6 měsících, s rychlostí koroze 1,2 mm za rok, dojde k průniku koroze 0,6 mm (1,2 mm až 0,6 mm). Šestiměsíční práh výměny odpovídá kombinaci koncentrace kyseliny a teploty povrchu pláště, která vytváří rychlost koroze v řádu 1,0 až 1,5 mm za rok.
Kritické prahy pro 6měsíční životnost
Následující kombinace koncentrace kyseliny a povrchové teploty pláště založené na zkoušce ponořením 316 vzorků do roztoků kyseliny sírové při teplotách relevantních pro galvanické pokovování vedou k maximální životnosti 6 měsíců pro 1,2 mm stěnu.
Koncentrace kyseliny sírové (hmotnostní %) Teplota lázně Teplota povrchu pláště při 8 W/cm2 (18 stupňů nárůst) Očekávaná rychlost koroze při povrchové teplotě Doba snížení 1,2 mm až 0,6 mm Životnost do výměny 5 % 40 stupňů 58 stupňů 0,15 – 58 stupňů 0,15 – 5 let 0,30 % 50 stupňů 68 stupňů 0,40 – 0,70 mm/rok 0,9 – 1,5 roku 1 – 2 roky 5 % 55 stupňů 73 stupňů 0,70 – 1,20 mm/rok 0,5 – 0,9 let 0,6 – 1 rok 80 % 40 stupňů 515 – 0,3 let 2 – 4 roky 8 % 45 stupňů 63 stupňů 0,40 – 0,70 mm/rok 0,9 – 1,5 let 1 – 2 roky 8 % 50 stupňů 68 stupňů 0,70 – 1,20 mm/rok 0,5 – 0,9 let 0,6 – 1 rok 0,5 stupně 10,03 % mm/rok 1,5 – 3 roky 2 – 4 roky
10 % 40 stupňů 58 stupňů 0.40 - 0.70 mm/rok 0.9 - 1.5 let 1 - 2 let
10 % 45 stupňů 63 stupňů 0,70 – 1,20 mm/rok 0,5 – 0,9 let 0,6 – 1 rok 12 % 35 stupňů 53 stupňů 0,30 – 0,50 mm/rok 1,2 – 2 roky 1,5 – 2,5 let 12 % 0 mm – 10,6 stupňů 0,6 – 1,0 roku 0,8 – 1,2 roku 12 % 45 stupňů 63 stupňů 1,00 – 1,80 mm/rok 0,3 – 0,6 let 0,4 – 0,7 let 15 % 30 stupňů 48 stupňů 0,30 – 0,50 mm/rok 2 – 21,5 stupně
15 % 35 stupňů 53 stupňů 0,60 – 1,00 mm/rok 0,6 – 1,0 roku 0,8 – 1,2 roku
15 % 40 stupňů 58 stupňů 1,20 – 2,00 mm/rok 0,3 – 0,5 roku 0,4 – 0,6 roku
Povrch pláště pro galvanizační lázeň s 10 % kyselinou sírovou při teplotě 45 stupňů a 1,2 mm pláště při 8 W/cm² je asi 63 stupňů. Předpokládaná rychlost koroze je 0,7–1,2 mm/rok, vhodná je výměna 1,2 mm stěny na 0,6 mm za 0,5–0,9 roku. 6 měsíce. Snížení objemové teploty na 40 °C snižuje povrchovou teplotu na 58 °C a snižuje rychlost koroze na 0,4-0,7 mm za rok a životnost na 1-2 roky.
Safe Operating Envelope Šesti{0}}měsíční plán výměn
Následující tabulka ukazuje maximální bezpečnou objemovou teplotu kyseliny sírové při různých wattových hustotách pro 1,2 mm 316 plášť, aby byla zajištěna minimální životnost šest měsíců, než si degradace stěny na 0,6 mm vyžádá výměnu.
Hustota wattů (nárůst teploty) Maximální objemová teplota pro 5 % H₂SO₄ Maximální objemová teplota pro 8 % H₂SO₄ Maximální objemová teplota pro 10 % H₂SO₄ Maximální objemová teplota pro 12 % H₂SO₄ (Maximální objemová teplota pro 105 % W₂SO₄ stoupání) 63 stupňů 58 stupňů 53 stupňů 50 stupňů 45 stupňů 6 W/cm² (14 stupňů stoupání) 59 stupňů 54 stupňů 49 stupňů 46 stupňů 41 stupňů 8 W/cm² (18 stupňů stoupání) 55 stupňů 50 stupňů 45 stupňů 42 stupňů 37 stupňů 10 W/cm² 3 stupně 4 stupně 512 stupňů 512 stupňů stupeň 12 W/cm² (26 stupňů stoupání) 47 stupňů 42 stupňů 37 stupňů 34 stupňů 29 stupňů
10% kyselina sírová Objemová teplota 45 stupňů 8 W/cm2 18 nárůst stupňů 63 stupňů povrch Bezpečný objemový limit 45 stupňů -mezních pro standardní galvanizační lázeň. Snížení hustoty wattů na 6 W/cm^2 (14 stupňů stoupání, povrch 59 stupňů) má za následek bezpečný objemový limit 49 stupňů, proto je 45 stupňů v pořádku pro výměnu za šest-měsíců.
Změny designu pro zlepšení života po šesti měsících
Pokud podmínky galvanického pokovování vyžadují 1,2 mm 316 plášť a šestiměsíční životnost nestačí, lze pro prodloužení životnosti provést tři úpravy. První je použití delšího ohřívače ke snížení hustoty wattů. Snížením z 8 W/cm² na 4 W/cm² se sníží nárůst povrchové teploty z 18 stupňů na 10 stupňů, čímž se sníží z 6měsíčního režimu na 1–2letý režim. Druhou úpravou je podpořit cirkulaci kyseliny přes povrch ohřívače. Turbulentní proudění omezí nárůst povrchové teploty o 40 až 60 procent, čímž zůstane plášť chladnější. Třetím zlepšením je zavedení inhibitoru koroze Komerční inhibitory kyseliny sírové mohou snížit rychlost koroze o 50 až 80 procent. Pro pokovovací lázně používající 12-15% kyselinu sírovou při 45-50 stupních by měli inženýři upgradovat na vyšší slitinu, jako je Alloy 20 nebo Alloy 825. Tyto materiály vykazují pasivní chování ve zředěné kyselině sírové až do 80 stupňů, čímž zvyšují životnost na 5-10 let. Při specifikaci ohřívačů pro galvanické pokovování vždy uvádějte koncentraci kyseliny, objemovou teplotu a požadovanou dobu výměny. Výrobce specifikující 316 pro 15% kyselinu sírovou při 50 stupních bez uvedení odhadované životnosti zařízení nejedná zodpovědně. Předvídatelná funkce koncentrace kyseliny, objemové teploty a wattové hustoty umožňuje spolehlivou prognózu životnosti ohřívače a plánování údržby v procesech galvanického pokovování. Hranice šestiměsíční výměny pro 1,2 mm 316 pouzdro je
