Pri kojoj specifičnoj kombinaciji koncentracije hlorovodonične kiseline i površinske temperature omotača 1,6 milimetara 316 od nerđajućeg čelika zahteva zamenu svakih 12 meseci u servisu grejača rezervoara za regeneraciju za sisteme jonske razmene?

Hlorovodonična kiselina je standardni regenerant za kationske izmenjive smole. * * Za inženjere postrojenja odgovorne za električne potopne grijače u sistemima za tretman vode s jonskom izmjenom. Tipična regeneracija se vrši sa 5-10% HCl na temperaturama ubrizgavanja od 20-40 stepeni, međutim rezervoari za regeneraciju se često zagrevaju na 50-60 stepeni radi efikasnosti. Ovi grijači se često izrađuju s plaštom od nehrđajućeg čelika 316 od 1,6 mm zbog opće otpornosti na koroziju u slaboj HCl. Ali pod određenom koncentracijom kiseline i visokom temperaturom površine omotača prema gustoći u vatima, piting i opća korozija se ubrzavaju kako bi se smanjio vijek trajanja na 12 mjeseci ili manje. Ovaj članak vam govori gdje točno promijeniti plašt od 1,6 mm 316 na godišnjoj razini u servisu grijača spremnika za regeneraciju.

Korozivno ponašanje 316 u razrijeđenoj hlorovodoničkoj kiselini
Pasivni film od nehrđajućeg čelika 316 napadaju joni klorida i hlorovodonična kiselina je prilično agresivna prema nerđajućem čeliku 316. Ispod 3% na temperaturama ispod 40 stepeni, 316 pokazuje blage stope korozije od 0,1-0,3 mm godišnje. Kod 5% HCl stopa se povećava na 0,5-1,0 mm godišnje na 40 stepeni. Stope od 1,0-2,0 mm/godišnje su viđene kod 8% HCl. Pri 10% HCl, stope su iznad 2-4 mm godišnje. Minimalna debljina konstrukcije za plašt od 1,6 mm je ~0,6 mm. Pri brzini korozije od 1,0 mm/godišnje, penetracija korozije od 1,0 mm (od 1,6 mm do 0,6 mm) se dešava za 12 mjeseci. 12-mjesečni prag zamjene određuje se kada kombinovana koncentracija HCl i površinska temperatura omotača rezultiraju brzinom korozije od 0,8-1,2 mm godišnje.

Kritični pragovi vijeka trajanja od 12 mjeseci
Testiranje uranjanjem 316 uzoraka u hlorovodoničnu kiselinu na temperaturama relevantnim za servis rezervoara za regeneraciju pokazuje da će sljedeće kombinacije koncentracije kiseline i temperature površine omotača osigurati 12-mjesečni maksimalni vijek trajanja za zid od 1,6 mm.

Koncentracija hlorovodonične kiseline (težinski %) Temperatura rastvora u rasutom stanju Površinska temperatura omotača na 6 W/cm² (porast od 12 stepeni) Očekivana stopa korozije na površinskoj temperaturi Vreme za smanjenje od 1,6 mm do 0,6 mm Vek trajanja do zamene 3% 40 stepeni 52 stepena 0,2 – 0,4% godina – 0,3 godine – 0,4 godine 50 stepen 62 stepen 0,4 – 0,7 mm/godina 1,4 – 2,5 godina 1,8 – 3 godine 3% 55 stepen 67 stepen 0,6 – 1,0 mm/godina 1,0 – 1,7 godina 1,2 – 2 godine 5% 35 stepen 47 stepen – 0,4 mm – 1,5 godina. 3 godine 5% 40 stepen 52 stepen 0,6 – 1,0 mm/godina 1,0 – 1,7 godina 1,2 – 2 godine 5% 45 stepen 57 stepen 0,9 – 1,4 mm/godina 0,7 – 1,1 godina 0,9 – 1,3 godina 5% stepen 51 stepen. – 62 godina. 0,8 godina 0,7 – 1,0 godina 8% 30 stepen 42 stepen 0,6 – 1,0 mm/god 1,0 – 1,7 godina 1,2 – 2 godine 8% 35 stepen 47 stepen 0,9 – 1,4 mm/godina 0,7 – 1,1 godina 30 godina – 82 stepen . 2,0 mm/godina 0,5 – 0,8 godina 0,6 – 1,0 godina 10% 25 stepen 37 stepen 0,8 – 1,2 mm/godina 0,8 – 1,3 godina 1,0 – 1,5 godina 10% 30 stepen 42 stepen 1,1 – 1,7 godina – 1,7 godina – 0,7 godina .0.7 10% 35 stepen 47 stepen 1,6 – 2,4 mm/godišnje 0,4 – 0,6 godina 0,5 – 0,8 godina
Za omotač od 1,6 mm pri 6 W/cm2 u rezervoaru za regeneraciju jonske izmene sa 5% HCl na 45 stepeni zapreminske temperature, površina omotača će biti oko 57 stepeni. Predviđena je stopa korozije od 0,9-1,4 mm/godišnje, tako da će se zid od 1,6 mm smanjiti na 0,6 mm za 0,7-1,1 godina. Pogodna je zamjena za 12 mjeseci. Smanjenje temperature na 40 stepeni smanjuje površinsku temperaturu na 52 stepena, a brzinu korozije na 0,6–1,0 mm godišnje i produžava životni vek na 1,2–2 godine.

12-mjesečna shema zamjene Sigurnog rada
Prateća tabela daje maksimalnu bezbednu temperaturu hlorovodonične kiseline u rasutom stanju pri različitim gustoćama u vatima kako bi se obezbedio radni vek od najmanje 12 meseci pre nego što je degradacija zida na 0,6 mm zahtevala zamenu za plašt od 1,6 mm 316.

Gustoća vata (porast temperature) Maks. Bulk Temp. za 3% HCl Maks. Bulk Temp. za 5% HCl Maks. Bulk Temp. za 8% HCl Maks. Bulk Temp. za 10% HCl
4 W/cm2 (8 stepeni porasta) 60 stepeni 52 stepena 44 stepena 38 stepeni 6 W/cm2 (12 stepeni porasta) 56 stepeni 48 stepeni 40 stepeni 34 stepeni 8 W/cm2 (16 stepeni porasta) 52 stepena 44 stepena 36 stepeni 30 stepeni 10 W/cm2 (20 stepeni porasta od 20 stepeni 2 stepena) 0 stepeni
Za rezervoar za regeneraciju sa 5% HCl, na 45 stepeni zapreminske temperature i 6 W/cm2 (12 stepeni porasta, 57 stepeni površine) bezbedna granica zapremine je 48 stepeni. Grejač je u bezbednoj zoni na 45 stepeni i moguć je radni vek od 12 meseci. Sa godišnjom zamjenom, bezbedna granica za rasuti teret od 50 stepeni je prekoračena i ne može se garantovati.

Modifikacije dizajna za poboljšanje izdržljivosti nakon 12 mjeseci
Kada je za uslove regeneracije potreban omotač od 1,6 mm 316, a vijek trajanja od 12 mjeseci je nedovoljan, mogu se napraviti 3 modifikacije kako bi se produžio vijek trajanja. Prvi je da se minimizira gustoća vata pomoću dužeg grijača. Smanjenje sa 6 W/cm2 na 4 W/cm2 smanjuje porast temperature površine sa 12C na 8C, prelazeći sa režima od 12 meseci na režim od 1,5-2 godine za 5% HCl na 45C. Druga promjena je smanjenje trajanja kontakta s kiselinom samo zagrijavanjem rezervoara za regeneraciju tijekom dijela procesa predgrijavanja, a ne tokom dijela procesa ubrizgavanja kiseline. Grijač koji radi 4 sata svaki ciklus regeneracije u odnosu na 12 sati trajat će 3 puta duže u kalendarskom vremenu. Konačna prilagodba je zamjena na nerđajući čelik sa visokim sadržajem silicijuma kao što je legura 20 ili omotač od tantala. Stope korozije legure 20 su < 0,1 mm/godišnje u 5-10% HCl na 60 stepeni, čime se obezbeđuje radni vek od > 10 godina. Za postrojenja za prečišćavanje vode u kojima se regeneracija odvija na dnevnoj bazi, trošak rada godišnje zamjene grijača obično je veći od inkrementalnog troška grijača Alloy 20. Kada određujete grijače za uslugu regeneracije jonske izmjene, uvijek navedite ispravan sadržaj HCl, temperaturu i učestalost regeneracije. Proizvođač koji predlaže 316 za 8% HCl na 50 stupnjeva bez navođenja predviđenog vijeka trajanja ne daje razuman savjet. Prag od 12 mjeseci zamjene za plašt od 1,6 mm 316 u hlorovodoničnoj kiselini je predvidljiv kao funkcija koncentracije, zapreminske temperature i gustine u vatima, što omogućava precizno predviđanje vijeka trajanja grijača u operacijama obrade vode.