कास्टिक सांद्रता और शीथ सतह तापमान के किस विशिष्ट संयोजन पर सीआईपी सिस्टम के लिए सोडियम हाइड्रॉक्साइड सेवा में 1.6 मिलीमीटर 316 स्टेनलेस स्टील शीथ निष्क्रिय से सक्रिय संक्षारण में परिवर्तित होता है?

खाद्य प्रसंस्करण, फार्मास्युटिकल विनिर्माण और पेय उत्पादन के लिए साफ-सुथरी जगह वाली प्रणालियों के लिए इलेक्ट्रिक इमर्शन हीटर बनाने वाले प्रोसेस इंजीनियर प्रमुख सफाई रसायन के रूप में सोडियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग करते हैं। विशिष्ट सीआईपी समाधान में 70-85 डिग्री पर 1-3% NaOH होता है। इस स्थिति में, निष्क्रिय फिल्म बनती है, और आम तौर पर, 316 स्टेनलेस स्टील का संक्षारण प्रतिरोध अच्छा होता है। हालाँकि, हीटर वाट घनत्व से उच्च सांद्रता या उच्च सतह तापमान पर निष्क्रिय फिल्म टूट सकती है और प्रति वर्ष 1 मिलीमीटर से अधिक दर के साथ सक्रिय संक्षारण हो सकता है। सीआईपी हीटरों की विशिष्ट दीवार की मोटाई 1.6 मिमी है, जो संक्षारण भत्ता और थर्मल प्रतिक्रिया के बीच एक उचित समझौता देती है। पेपर कास्टिक सांद्रता और शीथ सतह के तापमान को स्थापित करता है जहां 1.6 मिमी 316 शीथ सोडियम हाइड्रॉक्साइड सेवा में निष्क्रिय से सक्रिय संक्षारण में बदल जाता है।

316 सोडियम हाइड्रॉक्साइड में निष्क्रिय से सक्रिय में संक्रमण
सोडियम हाइड्रॉक्साइड क्षारीय समाधानों में अद्वितीय है क्योंकि 316 स्टेनलेस स्टील का संक्षारण व्यवहार एक स्पष्ट निष्क्रिय सक्रिय संक्रमण प्रदर्शित करता है जो एकाग्रता और तापमान दोनों पर निर्भर है। 5% NaOH से नीचे के तनु घोल और 80oC से नीचे के तापमान में, 316 प्रति वर्ष 0.05 मिमी से कम संक्षारण दर के साथ निष्क्रिय रहता है। जैसे-जैसे सांद्रता बढ़ती है या तापमान बढ़ता है, निष्क्रिय फिल्म अस्थिर हो जाती है। 10% NaOH पर संक्रमण तापमान लगभग 90 डिग्री होता है। यह घटकर 75C 20% NaOH हो जाता है। 30% NaOH पर मान 60 डिग्री तक गिर जाता है। 50% NaOH पर, 40 डिग्री से अधिक पर निष्क्रिय सीमा पूरी तरह से गायब हो जाती है। लागू वाट घनत्व के कारण म्यान की सतह का तापमान आम तौर पर एक विसर्जन हीटर के लिए थोक समाधान तापमान से 15-30 डिग्री अधिक होता है। 8 W/cm² के हीटर के साथ 3% NaOH और 80 डिग्री थोक तापमान वाला CIP सिस्टम 95-105 डिग्री का शीथ सतह तापमान प्रदान करता है। 316 पर निष्क्रिय कोटिंग इस सतह के तापमान पर टूट सकती है और प्रति वर्ष 0.5-2 मिमी की दर से सक्रिय संक्षारण होता है। सक्रिय संक्षारण 1-3 वर्षों में 1.6 मिमी म्यान को छेद देगा, हालांकि निष्क्रिय संचालन 10+ वर्षों की सेवा देगा।

1.6 मिमी शीथ के लिए महत्वपूर्ण संक्रमण थ्रेशोल्ड
सीआईपी सेवा से संबंधित तापमान पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड समाधानों में 316 नमूनों के इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण से पता चला है कि थोक कास्टिक एकाग्रता और शीथ सतह तापमान के निम्नलिखित संयोजन 1.6 मिमी की दीवार के लिए निष्क्रिय- से - सक्रिय संक्रमण का कारण बनेंगे। मान मानक स्वेज्ड सतह पॉलिश और 6-8 वॉट/सेमी² के विशिष्ट वाट घनत्व के लिए हैं।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड सांद्रता (वजन%) सक्रिय संक्रमण के लिए निष्क्रिय तापमान सक्रिय संक्षारण के लिए न्यूनतम शीथ सतह का तापमान 1.6 मिमी शीथ के लिए 8 डब्ल्यू/सेमी2 (25 डिग्री वृद्धि) पर सुरक्षित थोक तापमान सक्रिय शासन में अपेक्षित संक्षारण दर
1 – 2% >100 डिग्री 100 डिग्री 75 डिग्री 0.3 - 0.7 मिमी/वर्ष
2 - 3% 95 - 100 डिग्री 95 - 100 डिग्री 70 - 75 डिग्री तक 0.5 - 1.0 मिमी/वर्ष
3 - 5% 85 - 95 डिग्री 85 - 95 डिग्री 60 - 70 डिग्री तक 0.8 - 1.5 मिमी/वर्ष
5 - 7% 75 - 85 डिग्री 75 - 85 डिग्री 50 - 60 डिग्री तक 1.0 - 2.0 मिमी/वर्ष
7 - 10% 65 - 75 डिग्री 65 - 75 डिग्री 40 - 50 डिग्री तक 1.5 - 3.0 मिमी/वर्ष
10 - 15% 55 - 65 डिग्री 55 - 65 डिग्री 30 - 40 डिग्री तक 2.0 - 4.0 मिमी/वर्ष
> 15% < 55 degrees CBelow 55°C Not safe at any useful temperature>3.0 मिमी/वर्ष
80 डिग्री के थोक तापमान और 2% NaOH के साथ 8 डब्ल्यू/सेमी2 पर 1.6 मिमी शीथ का उपयोग करने वाले सीआईपी सिस्टम के लिए, शीथ सतह का तापमान लगभग 105 डिग्री है, जो 100 डिग्री की संक्रमण सीमा से अधिक है। सक्रिय संक्षारण होगा और आवरण 1-2 वर्षों में छिद्रित हो सकता है। वाट घनत्व को 4 डब्ल्यू/सेमी² तक कम करने से सतह के तापमान में 12-15 डिग्री तक की वृद्धि कम हो जाती है, जबकि शीथ तापमान 92-95 डिग्री पर रहता है, जो 100 डिग्री सीमा से नीचे है। यह परिवर्तन 5-10 वर्षों की सेवा जीवन की अनुमति देता है।

कास्टिक सीआईपी सेवा में 1.6 मिलीमीटर शीथ सुरक्षित ऑपरेटिंग लिफाफा
निम्न तालिका विभिन्न थोक तापमानों और वाट घनत्वों पर 1.6 मिमी 316 शीथ के लिए अधिकतम अनुमेय थोक सोडियम हाइड्रॉक्साइड सांद्रता देती है। कुछ निश्चित सांद्रता मानों के लिए, म्यान की सतह का तापमान निष्क्रिय {{4}से {{5}सक्रिय संक्रमण तापमान से कम से कम 5 डिग्री नीचे रखा जाता है।

थोक समाधान तापमान वाट घनत्व 4 W/cm2 (12 डिग्री वृद्धि) वाट घनत्व 6 W/cm2 (18 डिग्री वृद्धि) वाट घनत्व 8 W/cm2 (25 डिग्री वृद्धि) वाट घनत्व 10 W/cm2 (32 डिग्री वृद्धि) 60 डिग्री 10% NaOH तक सुरक्षित 7% NaOH तक सुरक्षित 5% NaOH तक सुरक्षित 3% NaOH तक सुरक्षित 65 डिग्री 8% तक सुरक्षित NaOH प्रतिशत 5 NaOH तक सुरक्षित 3% NaOH सुरक्षित 2% NaOH 70 डिग्री तक सुरक्षित 6% NaOH तक सुरक्षित 4% NaOH तक सुरक्षित 2% NaOH तक सुरक्षित 1% से अधिक NaOH सुरक्षित नहीं 75oC 5% NaOH से अधिक सुरक्षित नहीं अधिकतम 3% सुरक्षित NaOH 1.5% NaOH तक सुरक्षित 1% 80 डिग्री से ऊपर सुरक्षित नहीं 4% NaOH तक सुरक्षित 2% NaOH तक सुरक्षित नहीं 1.5% से अधिक सुरक्षित नहीं 85 डिग्री 3% NaOH तक सुरक्षित 1.5% NaOH तक सुरक्षित नहीं सुरक्षित नहीं
90 डिग्री 2% NaOH तक सुरक्षित, 1% से ऊपर सुरक्षित नहीं, सुरक्षित नहीं
2% NaOH के साथ 80 डिग्री पर एक सामान्य सीआईपी चक्र के लिए, 1.6 मिमी 316 शीथ केवल 4 डब्ल्यू/सेमी2 या उससे कम वाट घनत्व पर सुरक्षित है। 8 डब्लू/सेमी² के औद्योगिक वाट घनत्व पर हीटर सक्रिय संक्षारण शासन में होगा और अक्सर 5-10 वर्षों के बजाय 1-3 वर्षों की प्रतिबंधित सेवा जीवन की भविष्यवाणी की जानी चाहिए।

निष्क्रिय संचालन डिज़ाइन परिवर्तन
सीआईपी प्रक्रिया स्थितियों के तहत शीथ सामग्री को बदले बिना निष्क्रिय संचालन को संरक्षित करने के लिए तीन डिज़ाइन संशोधन किए जा सकते हैं जो अन्यथा 1.6 मिमी 316 शीथ को सक्रिय संक्षारण (उदाहरण के लिए, कास्टिक सांद्रता या तापमान) में मजबूर कर देंगे: पहली विधि वाट घनत्व को कम करने के लिए तत्व की गर्म लंबाई को बढ़ाना है। लंबाई (1 मीटर से 2 मीटर) दोगुनी करने से म्यान की सतह का तापमान 25 डिग्री से 12 डिग्री तक कम हो जाता है और जब वाट घनत्व 8 डब्ल्यू/सेमी2 से घटकर 4 डब्ल्यू/सेमी हो जाता है तो यह निष्क्रिय कार्यप्रणाली में लौट आता है। दूसरा समायोजन हीटर की सतह पर परिसंचरण में सुधार करना है। समान वाट घनत्व के लिए, सीआईपी परिसंचरण पंप का उपयोग करके सतह के तापमान में वृद्धि को 2-3 मीटर/सेकेंड के वेग से 8-10 डिग्री तक कम किया जा सकता है। अंतिम परिवर्तन कास्टिक घोल में संक्षारण अवरोधक जोड़ना है। 100 से 200 पीपीएम पर सिलिकेट या फॉस्फेट निष्क्रिय फिल्म को 316 पर स्थिर कर सकते हैं और संक्रमण तापमान को 10 से 20 डिग्री तक बढ़ा सकते हैं। लेकिन ये परिवर्तन संभवतः CIP सिस्टम के लिए पर्याप्त नहीं होंगे जिन्हें 80oC पर 5% NaOH की आवश्यकता होती है। इन मामलों में इंजीनियर को निकेल आधारित मिश्र धातु जैसे मिश्र धातु 600 या मिश्र धातु 825 का उपयोग निर्दिष्ट करना चाहिए, जो 100 डिग्री से अधिक तापमान पर 50% सांद्रता तक कास्टिक समाधानों में निष्क्रिय होते हैं। 316 से अलॉय 825 में अपग्रेड की लागत आम तौर पर 2{45}}3 गुना अधिक है, लेकिन सेवा जीवन 1-2 साल से बढ़कर 10-15 साल हो जाता है। सीआईपी सेवा के लिए हीटर निर्दिष्ट करते समय हमेशा आपूर्तिकर्ता को बताएं: कास्टिक की अधिकतम सांद्रता, थोक तापमान और अपेक्षित चक्र समय। जब कोई निर्माता निष्क्रिय-सक्रिय संक्रमण पर विचार किए बिना या वाट घनत्व के लिए व्युत्पन्न किए बिना 85 डिग्री सेल्सियस पर 5% NaOH के लिए 316 का सुझाव देता है, तो यह उचित तकनीकी सलाह नहीं है। सोडियम हाइड्रॉक्साइड में निष्क्रिय से सक्रिय संक्षारण में परिवर्तन अचानक होता है और यह तापमान पर निर्भर करता है। दहलीज के ठीक नीचे काम करने वाली 1.6 मिमी मोटाई की 316 म्यान दस साल तक बनी रह सकती है; इसके ठीक आगे संचालन करने वाला 18 महीनों में विफल हो सकता है। विश्वसनीय विनिर्देशन के लिए म्यान सतह के तापमान का सटीक थर्मल विश्लेषण आवश्यक है।