316 स्टेनलेस स्टील हीटिंग शीथ का क्रेविस संक्षारण प्रतिरोध क्लोराइड से भरे प्रोसेस तरल पदार्थों में दीवार की मोटाई पर निर्भर क्यों होता है?

रासायनिक प्रक्रिया इंजीनियरों के लिए समुद्री जल सेवन लाइनों से लेकर खाद्य प्रसंस्करण ब्राइन और कूलिंग टावर नाबदान तक क्लोराइड के लिए इलेक्ट्रिक इमर्शन हीटर निर्दिष्ट करना, शीथ सामग्री के लिए 316 स्टेनलेस स्टील निर्दिष्ट करना गड्ढे और दरार जंग के खिलाफ एक विशिष्ट बचाव है। ग्रेड में 2-3% मोलिब्डेनम होता है जिसने 304 स्टेनलेस स्टील की तुलना में क्लोरीन हमले के प्रति प्रतिरोध साबित किया है। म्यान की दीवार की मोटाई और दरार के क्षरण के लिए ट्यूब की दीवार के माध्यम से खाने और प्रक्रिया तरल पदार्थ के ट्यूब में प्रवेश करने के लिए आवश्यक समय के बीच एक कम आम तौर पर मान्यता प्राप्त लेकिन व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण संबंध है। पतली दीवारें हमेशा जंग की शुरुआत के प्रति कम प्रतिरोधी नहीं होती हैं, लेकिन एक बार स्थानीयकृत जंग शुरू होने के बाद, शेष सेवा जीवन शेष दीवार की मोटाई के सीधे आनुपातिक होता है। यह पेपर 316 शीथ दीवार की मोटाई, दरार संक्षारण प्रसार दर और आक्रामक क्लोराइड वातावरण में सुरक्षित ऑपरेटिंग विंडो की परस्पर क्रिया को निर्धारित करता है, जो सामान्य सामग्री सिफारिशों के बजाय अपेक्षित सेवा जीवन के आधार पर न्यूनतम दीवार मोटाई के विनिर्देश के लिए तर्कसंगत आधार प्रदान करता है।

शीथ स्टेनलेस स्टील 316 में दरार संक्षारण का तंत्र
316 स्टेनलेस स्टील हीटिंग शीथ ज्यामितीय असंतुलन पर दरार संक्षारण के अधीन हैं जहां स्थिर समाधान की स्थिति मौजूद है। दरारों के लिए सामान्य स्थानों में म्यान और बढ़ते निकला हुआ किनारा गैसकेट के बीच इंटरफ़ेस, थ्रेडेड कनेक्शन क्षेत्र, जमा स्केल या बायोफुलिंग फिल्मों के नीचे और हीटर और समर्थन ब्रैकेट के बीच संपर्क बिंदु शामिल हैं। तंत्र शास्त्रीय अनुक्रम के रूप में चलता है। थोक घोल से ऑक्सीजन का प्रसार दरार में ऑक्सीजन को फिर से भरने के लिए पर्याप्त तेज़ नहीं है क्योंकि यह संक्षारण प्रतिक्रियाओं से समाप्त हो जाता है। दरार के अंदर, सतह बाहर की तुलना में एनोडिक है। चार्ज तटस्थता बनाए रखने के लिए क्लोराइड आयन दरार में फैल जाते हैं, और धातु क्लोराइड के हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनता है और स्थानीय पीएच घटकर 2-3 से भी कम हो जाता है। एक ऑटोकैटलिटिक प्रक्रिया जो चलते-चलते तेज़ हो जाती है। 316 स्टेनलेस स्टील के लिए 1% सोडियम क्लोराइड घोल में क्रिटिकल क्रेविस तापमान क्रिटिकल पिटिंग तापमान से लगभग 15-20 डिग्री नीचे है। व्यवहार में, 50 डिग्री पर समुद्री जल में गड्ढे का प्रतिरोध करने में सक्षम 316 म्यान में अभी भी बढ़ते बिंदुओं पर दरार का क्षरण होगा यदि इसे तंग, स्थिर, अंतराल के साथ डिजाइन किया गया है। शीथ दीवार के माध्यम से स्थापित दरार संक्षारण स्थल के प्रसार की दर गर्म क्लोराइड समाधानों में 0.5 - 2.0 मिमी/वर्ष के क्रम की होती है जो क्लोराइड एकाग्रता, तापमान, पीएच और ऑक्सीकरण एजेंटों की उपस्थिति पर निर्भर करती है। प्रसार दर वस्तुतः प्रारंभिक दीवार की मोटाई से स्वतंत्र पाई गई है - लेकिन छिद्रण का समय मोटाई के साथ सीधे भिन्न होता है।

दीवार की मोटाई और वेध समय के बीच मात्रात्मक संबंध
प्रक्रिया परिस्थितियों के दिए गए सेट और दरार प्रसार की एक निश्चित दर के लिए छिद्रण से पहले 316 म्यान का सुरक्षित कामकाजी जीवन प्रसार दर से विभाजित प्रारंभिक दीवार की मोटाई के लगभग बराबर है। यह संबंध मानता है कि शुरुआत पहले ही हो चुकी है और आक्रामक क्लोराइड सेवा के लिए सतर्क डिजाइन धारणा है। 0.8 मिमी/वर्ष की निर्धारित दरार संक्षारण प्रसार दर के साथ, 60 डिग्री समुद्री जल में 316 म्यान, 1.0 मिमी दीवार मोटाई लें। दरार में छेद होने का समय लगभग 1.25 वर्ष है। इसकी तुलना में, 2.0 मिमी दीवार मोटाई वाला वही हीटर छिद्रित होने से पहले 2.5 साल तक जीवित रहेगा - सुरक्षित सेवा जीवन को दोगुना कर देगा। 2.5 मिमी के म्यान के लिए समय बढ़कर 3.1 वर्ष हो जाता है। इस रैखिक लिंक की पुष्टि तटीय रासायनिक संयंत्रों के क्षेत्र विफलता डेटा से होती है। 50{29}}70C पर खारे पानी की शीतलन प्रणालियों में 316 संलग्न विसर्जन हीटरों की समीक्षा में पाया गया कि औसतन 14 महीने की सेवा के बाद 1.2 मिमी दीवार मोटाई वाली इकाइयों पर पहली छिद्रण विफलताएँ हुईं। एक ही निर्माता की इकाइयाँ, समान जल रसायन के साथ, लेकिन 1.8 मिमी की दीवार मोटाई के साथ पहली विफलता में औसतन 26 महीने लगे। 2.5 मिमी की दीवार मोटाई वाली इकाइयाँ, जो सामान्यतः अधिक दबाव रेटिंग के लिए आवश्यक होती हैं, औसतन 38 महीने। महत्वपूर्ण बात यह है कि सभी विफलताएं दरार वाली जगहों पर हुई हैं, न कि फ्री ट्यूब सतह पर। मोटाई और सेवा जीवन के बीच रैखिक संबंध को उल्लेखनीय रूप से संरक्षित किया गया था, यह दर्शाता है कि एक बार दरार का क्षरण शुरू होने के बाद, दीवार की मोटाई सीधे उस समय को नियंत्रित करती है जब हीटर रिसाव-तंग रहता है।

संक्षारक सेवा में मोटी दीवारों का थर्मल प्रभाव
मोटी दीवारों के संक्षारण लाभ को इस श्रृंखला में पहले उल्लिखित ताप दंड के विरुद्ध संतुलित किया जाना चाहिए। 316 के 2.5 मिमी म्यान में समान बाहरी व्यास वाले 1.2 मिमी म्यान की तुलना में लगभग 60% अधिक थर्मल प्रतिरोध होता है। समान प्रक्रिया हीटिंग दर प्रदान करने के लिए, मोटे म्यान वाले हीटर को या तो उच्च आंतरिक तार तापमान पर संचालित किया जाना चाहिए या समान वाट घनत्व पर अधिक सतह क्षेत्र प्रदान करने के लिए भौतिक रूप से लंबा होना चाहिए। दोनों परिणामी हैं. बढ़े हुए तार के तापमान के परिणामस्वरूप प्रतिरोध तार का ऑक्सीकरण होता है और मैग्नीशियम ऑक्साइड इन्सुलेशन को नुकसान होता है। संपूर्ण हीटर का जीवन संक्षारण कारणों के बजाय विद्युत रूप से सीमित हो सकता है। कंटेनरों में जहां कम जगह है या नोजल के माध्यम से मौजूदा प्रवेश हैं, हीटर का विस्तार करना व्यावहारिक नहीं हो सकता है। व्यावहारिक उत्तर यह समझना है कि अत्यधिक संक्षारक क्लोराइड सेवा में, संक्षारण प्रवेश जीवन अक्सर नियंत्रण प्रतिबंध होता है। कई परिस्थितियों में, मोटी दीवार रूढ़िवाद के कारण नहीं है, बल्कि प्रतिस्थापन के बीच दो से पांच साल की न्यूनतम स्वीकार्य सेवा जीवन की आवश्यकता के कारण है। तापीय दक्षता हानि को विश्वसनीयता की कीमत के रूप में पहचाना जाता है।

आवश्यक सेवा जीवन के आधार पर क्लोराइड सेवा के लिए दीवार की मोटाई चयन मैट्रिक्स
निम्न तालिका औद्योगिक तरल पदार्थ युक्त क्लोराइड में विसर्जन हीटर के लिए अनुशंसित न्यूनतम 316 शीथ दीवार की मोटाई दिखाती है। मूल्य निरंतर संचालन, दरार स्थलों (फ्लैंज, धागे या समर्थन) की उपलब्धता और छिद्रण जोखिम महत्वपूर्ण होने से पहले कम से कम 2 साल की रिसाव की सख्त सेवा के लक्ष्य पर आधारित हैं। उन अनुप्रयोगों के लिए पतली दीवारों की अनुमति दी जा सकती है जहां कोई दरार वाली जगह नहीं है (उदाहरण के लिए टैंक के शीर्ष से लटकी हुई एक चिकनी सीमलेस ट्यूब जिसमें कोई संपर्क बिंदु नहीं है)। हालाँकि, ऐसे डिज़ाइन व्यवहार में दुर्लभ हैं।

क्लोराइड सांद्रता और प्रक्रिया तापमान मापा या अनुमानित दरार प्रसार दर न्यूनतम 316 2 साल के जीवन के लिए शीथ दीवार की मोटाई न्यूनतम 316 4 साल के जीवन के लिए शीथ दीवार की मोटाई अनुशंसित वाट घनत्व व्युत्पन्न समुद्री जल (19,000 पीपीएम सीएल⁻), 30-40 डिग्री 0.4-0.6 मिमी/वर्ष 1.2 मिमी 2.0 मिमी मानक का 10%
समुद्री जल (19,000 पीपीएम सीएल⁻), 50-70 डिग्री 0.8 - 1.2 मिमी/वर्ष 2.0 मिमी 3.0 मिमी (इंकोलॉय 825 पर विचार करें) मानक से 20%
खारा पानी (5,000 पीपीएम सीएल⁻), 40-60 डिग्री 0.3 - 0.5 मिमी/वर्ष 1.0 मिमी 1.6 मिमी कोई आवश्यक नहीं
पतला नमकीन पानी (1,000 से 3,000 पीपीएम सीएल⁻), 80-95 डिग्री 0.6 - 1.0 मिमी/वर्ष 1.6 मिमी 2.5 मिमी मानक से 15%
कूलिंग टावर का पानी (500 पीपीएम सीएल⁻, उच्च ऑक्सीजन), 30-50 डिग्री 0.2 - 0.3 मिमी/वर्ष 0.8 मिमी 1.2 मिमी कोई आवश्यक नहीं
रासायनिक प्रक्रिया (10% NaCl समाधान), 90 - 100 डिग्री 1.5 - 2.0 मिमी/वर्ष 3.0 मिमी (अनुशंसित नहीं-मिश्र धातु बदलें) 316 25% व्युत्पन्न डीम मिश्र धातु का उन्नयन संभव नहीं है
यह तालिका दरार वाली जगहों के अस्तित्व को मानती है जिन्हें डिज़ाइन द्वारा हटाया नहीं जा सकता। चार साल से अधिक सेवा जीवन के लिए, 316 स्टेनलेस स्टील गर्म, उच्च क्लोराइड स्थितियों में, दीवार की मोटाई से स्वतंत्र, सीमांत है। कुछ परिस्थितियों में, इंकोलॉय 825 (42% निकल, 21% क्रोमियम, 3% मोलिब्डेनम) या टाइटेनियम जैसे उच्च मिश्र धातु में जाने से आंतरिक रूप से बेहतर दरार संक्षारण प्रतिरोध मिलता है, लेकिन उच्च सामग्री लागत पर। इसके अलावा इन वैकल्पिक मिश्र धातुओं में अक्सर प्रसार दर कम होती है और इसलिए दीवार की मोटाई कम की जा सकती है।

दीवार की मोटाई बढ़ाए बिना दरार संक्षारण के जोखिम को कम करने के लिए डिज़ाइन में परिवर्तन
मोटी दीवार के थर्मल दंड को स्वीकार करने से पहले इंजीनियरों को शुरू में डिज़ाइन परिवर्तनों पर ध्यान देना चाहिए जो दरार शुरू होने की संभावना को कम करते हैं। सबसे अच्छी बात यह है कि दरारों से पूरी तरह छुटकारा पा लिया जाए। वेल्डेड माउंटिंग फ़्लैंज के साथ चिकने अनथ्रेडेड 316 शीथ पर एक हीटर और समर्थन के साथ कोई गैसकेटेड इंटरफ़ेस या संपर्क दरारों वाली पतली दीवार की तुलना में बहुत लंबा जीवन हो सकता है। पूर्ण प्रवेश सतह पर जमीन के फ्लश को वेल्ड करता है, धातु की सतहों को ओवरलैप करने से बचाता है गैर-अवशोषित गैसकेट सामग्री जैसे विस्तारित पीटीएफई का उपयोग दरार की गंभीरता को कम कर सकता है दूसरा तरीका कैथोडिक सुरक्षा का उपयोग करना है। हीटर माउंटिंग फ्लैंज में एक बलिदान जस्ता या एल्यूमीनियम एनोड को जोड़ने से 316 शीथ की क्षमता को उस सीमा में ले जाया जा सकता है जहां दरार संक्षारण की शुरुआत कम हो जाती है। खारे पानी की शीतलन प्रणाली के फील्ड परीक्षणों से पता चला है कि कैथोडिक रूप से परिरक्षित 1.6 मिमी 316 शीथ की जीवन प्रत्याशा बिना सुरक्षा के 2.5 मिमी शीथ के बराबर होती है। तीसरा तरीका बायोफ़्यूलिंग और स्केल जमा को खत्म करने के लिए समय-समय पर रासायनिक सफाई है जो दरार वाले स्थानों का निर्माण करता है। यहां तक ​​कि पानी की वार्षिक धुलाई या बायोसाइड उपचार भी म्यान की सतह पर दरार की स्थिति की अवधि को काफी कम कर सकता है।

निष्कर्ष: संक्षारण जीवन प्रबंधन उपकरण 316 के रूप में शीथ मोटाई विशिष्टता
जब इंजीनियर क्लोराइड युक्त प्रक्रिया तरल पदार्थ के लिए 316 स्टेनलेस स्टील लिपटे इलेक्ट्रिक हीटिंग तत्वों को चुनते हैं तो दीवार की मोटाई दो गुना महत्वपूर्ण हो जाती है। जैसा कि हमने पिछले अनुभागों में बताया है, यह यांत्रिक शक्ति और दबाव नियंत्रण प्रदान करता है। हालाँकि, यह संक्षारण भत्ता के रूप में भी काम करता है, दरार संक्षारण की शुरुआत के बाद रिसाव की जकड़न के संदर्भ में हीटर के जीवनकाल के लिए एक सामग्री आरक्षित। गर्म क्लोराइड में दरार के हमले के प्रसार की गति बहुत अनुमानित है, स्थितियों के आधार पर, हर साल 0.5 से 1.5 मिमी। इसलिए न्यूनतम दीवार की मोटाई सीधे वांछित सेवा जीवन से निर्धारित होती है। ऐसा माना जाता है कि एक हीटर जो 60 डिग्री समुद्री जल में दो साल तक झेल सकता है, उसकी दीवार की मोटाई कम से कम 1.6-2.0 मिमी होनी चाहिए। एक हीटर 1.0 मिमी के साथ काफी संतोषजनक हो सकता है और छह महीने तक चल सकता है। तकनीकी विकल्प यह नहीं है कि यदि 316 पूरी तरह से क्लोराइड सेवा के लिए "उपयुक्त" है, तो यह आवश्यक प्रतिस्थापन अंतराल के साथ दीवार की मोटाई से मेल खा रहा है। संक्षारक सेवा के लिए हीटर निर्दिष्ट करते समय इंजीनियरों को अनुमानित क्लोराइड सामग्री, ऑपरेटिंग तापमान और लक्ष्य सेवा जीवन के आपूर्तिकर्ता को सलाह देनी चाहिए। इसलिए आपूर्तिकर्ता दीवार की मोटाई की सिफारिश कर सकता है जो थर्मल प्रदर्शन के मुकाबले संक्षारण जीवन को संतुलित करता है, समय से पहले छिद्रण विफलताओं और अति-निर्दिष्ट मोटाई के अनावश्यक थर्मल दंड से बचाता है। यदि आप गर्म क्लोराइड में चार साल से अधिक की सेवा जीवन देख रहे हैं, तो ईमानदार तकनीकी सलाह 316 की दीवार की मोटाई को 2.5 मिमी से अधिक बढ़ाने के बजाय मिश्र धातु को बदलने की है, क्योंकि थर्मल और लागत दंड निषेधात्मक हो जाते हैं।