Pri kojoj specifičnoj kombinaciji koncentracije natrijum hidroksida i površinske temperature plašta 1,2 milimetara 316 plašt od nehrđajućeg čelika zahtijeva zamjenu svakih šest mjeseci u servisu grijača za aluminijsku kadu za jetkanje?

Procesni inženjeri koji rade na električnim uranjajućim grijačima u aluminijskim kupkama za jetkanje za zrakoplovnu, automobilsku i elektroničku industriju prvenstveno koriste natrijum hidroksid kao jetkač. Tipični rastvori za jetkanje su 5-15% NaOH na 60-80 stepeni i uklanjaju aluminijum oksid i rastvore metal aluminijuma. Obično se plašt od nerđajućeg čelika od 1,2 mm 316 koristi za prilagođavanje prostornih ograničenja rezervoara za jetkanje i potrebe za termičkim odgovorom. Međutim, visoka koncentracija kaustike, visoka temperatura i proizvodi rastvaranja aluminija rezultiraju agresivnom okolinom. Na određenim nivoima praga, opća korozija napada zid od 1,2 mm za šest mjeseci i zahtijeva zamjenu na polugodišnjoj osnovi. U članku su navedene točne koncentracije i temperature na kojima omotač od 1,2 mm 316 postiže ograničenje radnog vijeka od šest mjeseci.

Korozivno ponašanje 316 u natrijum hidroksidu koji sadrži otopljeni aluminijum
Na temperaturama ispod 60 stepeni, nerđajući čelik 316 može ostati pasivan i imati stopu korozije manju od 0,1 mm godišnje u rastvorima natrijum hidroksida iznad 5%. Ali što je temperatura viša, pasivni film je manje stabilan. Jetkanje stvara otopljeni aluminij koji ubrzava koroziju proizvodnjom aluminatnih jona koji napadaju pasivni film. Brzina korozije bez aluminijuma je 0,2-0,4 mm/godišnje na 70oC u 10% NaOH. Stopa je 0,5-1,0 mm godišnje sa 10 g/L rastvorenog aluminijuma. Sa aluminijumom na 80 stepeni, stope su 1,0-2,0 mm/godišnje. Za plašt od 1,2 mm minimalna debljina konstrukcije za zadržavanje pritiska je oko 0,5 mm. Prodor korozije od 0,7 mm za 6 mjeseci pri 1,4 mm/god. Granica zamjene od šest mjeseci se postiže kada kombinacija koncentracije kaustike, temperature i sadržaja aluminija daje stopu korozije od 1,2-1,8 mm godišnje.

Kritični pragovi radnog vijeka od šest mjeseci
Ispitivanje uranjanjem 316 uzoraka u rastvorima natrijum hidroksida sa rastvorenim aluminijumom karakterističnim za upotrebu u kadi za jetkanje pokazuje da zid od 1,2 mm ima maksimalni radni vek od šest meseci za sledeće kombinacije koncentracije kaustike i temperature površine plašta.

Koncentracija natrijum hidroksida (težinski %) rastvorenog aluminijuma (g/L) Temperatura kade u rasutom stanju Temperatura omotača na 6 W/cm2 (porast od 12 stepeni) Očekivana stopa korozije Vreme za smanjenje 1,2 mm do 0,5 mm Vek trajanja 5% 5 70 stepen 82 stepen 0,1 mm 0,1 godine/godina – 22 mjeseca 5% 10 70 stepen 82 stepen 0,6 – 1,0 mm/godina 0,7 – 1,2 godina 8 – 14 mjeseci 5% 15 70 stepen 82 stepen 0,8 – 1,3 mm/godišnje 0,5 – 0,9 godina 6 – 11 mjeseci/godina 8% stepen {{7 godina – 0,7 godina. 0,8 – 1,4 godine 9 – 17 mjeseci 8% 10 65 stepen 77 stepen 0,8 – 1,3 mm/godišnje 0,5 – 0,9 godina 6 – 11 mjeseci 8% 15 65 stepen 77 stepen 1,0 – 1,6 mm/godišnje 0,4 – 0,7 mjeseci
10% 5 60 stepen 72 stepen 0.6 - 1.0 mm/god 0.7 - 1.2 godina 8 - 14 mjeseci
10% 10 60 stepen 72 stepen 0,9 – 1,5 mm/godišnje 0,5 – 0,8 godina 6 – 9 mjeseci
10% 15 60 stepen 72 stepen 1,2 – 1,9 mm/godišnje 0,4 – 0,6 godina 5 – 7 mjeseci
12% 5 55 stepen 67 stepen 0,8 – 1,3 mm/god 0,5 – 0,9 god 6 – 11 mjeseci 12% 10 55 stepen 67 stepen 1,1 – 1,8 mm/god 0,4 – 0,6 god 5 – 7 mjeseci
12% 15 55 stepen 67 stepen 1,4 – 2,2 mm/godišnje 0,3 – 0,5 godina 4 – 6 mjeseci
15% 5 50 stepen 62 stepen 1,0 – 1,6 mm/godišnje 0,4 – 0,7 godina 5 – 8 mjeseci
15% 10 50 stepen 62 stepen 1,3 – 2,0 mm/godišnje 0,4 – 0,5 godina 4 – 6 mjeseci
15% 15 50 stepen 62 stepen 1,6 – 2,5 mm/godišnje 0,3 – 0,4 godine 3 – 5 mjeseci
Za aluminijsku kupku od 10% NaOH sa 10 g/L rastvorenog aluminijuma na 60 stepeni C sa omotačem od 1,2 mm pri 6 W/cm2, temperatura površine omotača je oko 72 stepena C. Predviđa se da će se korozija nastaviti brzinom od 0,9 do 1,5 mm na zidu za 8 do 5 mm godišnje, do 8,5 mm godišnje, Prikladna je zamjena za šest{14}} mjeseci.

Safe Operating Envelope 6-mjesečni raspored zamjene
Zamjena je neophodna da bi se postigao minimalni vijek trajanja od šest mjeseci prije nego što se zid smanji na 0,5 mm. Maksimalna sigurna temperatura natrijum hidroksida u rasutom stanju za omotač od 1,2 mm 316 pri različitim gustoćama u vatima data je u sljedećoj tabeli. Vrijednosti su za 10 g/L rastvorenog aluminijuma, reprezentativnog za kupke za jetkanje.

Gustoća u vatima (porast temperature) Maks. temp. u rasutom stanju. 5% NaOH maks. temp. u rasutom stanju. 8% NaOH maks. bulk temp. 10% NaOH maks. t.
4 W/cm² (8 stepeni porasta) 74 stepeni 68 stepeni 62 stepena 57 stepeni 52 stepena 6 W/cm² (12 stepeni porasta) 70 stepeni 64 stepena 58 stepeni 53 stepena 48 stepeni 8 W/cm² (16 stepeni porasta) 66 stepeni 60 stepeni 54 stepena 49 stepena W/cm² 44 stepena 61 stepena 61 stepena 50 stepeni 45 stepeni 40 stepeni
Za aluminijsku kupku za jetkanje, 10% NaOH, zapreminsku temperaturu 60C, 6 W/cm^2 (12C porast, 72C površina), bezbedna granica zapremine je 58C. Grejač do 60 stepeni prelazi bezbednu granicu, a životni vek od šest meseci se ne može garantovati. Smanjenje gustine u vatima na 4 W/cm2 (8 stepeni porasta, 68 stepeni površine) daje sigurnu granicu zapremine od 62 stepena, stoga je 60 stepeni pogodno za šest-mjesečnu zamjenu.

Promjene dizajna za produženje vijeka trajanja više od 6 mjeseci
Okolnosti za jetkanje aluminijuma mogu zahtevati omotač od 1,2 mm 316, a životni vek od šest meseci nije dovoljan. Tri podešavanja mogu produžiti vijek trajanja. Prvi je korištenje dužeg grijača kako bi se smanjila gustoća vata. Smanjenjem sa 6 W/cm² na 4 W/cm² sa 6-mjesečnog režima na 8-12-mjesečni režim, porast temperature površine opada sa 12 stepeni na 8 stepeni. Druga izmjena je regulacija koncentracije otopljenog aluminija filtracijom u kadi ili djelomičnom zamjenom. Smanjenje aluminijuma sa 15 g/L na 5 g/L može smanjiti stopu korozije za 30–50 %. Treća izmjena uključuje upotrebu legure na bazi nikla kao što je legura 600 ili legura 825. U 10-15% NaOH na 70 stepeni sa rastvorenim aluminijumom ovi materijali imaju stope korozije.<0.1 mm/year, increasing the service life to 5–10 years. For long-term use, engineers should specify Alloy 825 for continuous-use aluminium etching baths using 10% NaOH at 65°C. When specifying the heaters for etching bath service, always provide the correct NaOH concentration, bulk temperature, dissolved aluminium level and the intended replacement interval. The six month replacement threshold for a 1.2 mm 316 sheath is a predictable function of these characteristics therefore allowing precise prediction of heater life in aluminium etching procedures.