A rozsdamentes acél pácolósor két éven belül a harmadik 316 literes merülőfűtést váltotta fel. Mindegyik fűtőberendezés ugyanúgy meghibásodott,-hogy korróziót ütött ki a hegesztési varratok mentén és a folyadékvezetéknél, majd a falon átmenő szivárgásokat, amelyek beszennyezték a fürdőt. A pácoló oldat salétromsav és hidrogén-fluorid 55 fokos keveréke volt, amely kémia nem alkalmas a 316L rozsdamentes acél kezelésére. A karbantartó csapat azt feltételezte, hogy a rozsdamentes acél megfelelő, mert a fürdő „csak egy sav”. A kudarcok az ellenkezőjét bizonyították.
A 316L rozsdamentes acél az alapértelmezett anyag számos merülőfűtő-alkalmazáshoz. Olcsó, könnyen beszerezhető, és sokféle enyhe vegyszernek ellenáll. De vegyes savakkal végzett pácolásnál-különösen a hidrogén-fluoridot, kloridokat vagy nagy koncentrációban redukáló savakat tartalmazó 316L rossz választás. A PTFE alacsonyabb hővezető képessége és magasabb költsége ellenére olyan élettartamot biztosít, amelyet a rozsdamentes acél nem tud elérni.
Miért nem működik a 316L a vegyes savas pácolásnál?
A 316L rozsdamentes acél passzív króm-oxid filmre támaszkodik a korrózióállóság érdekében. A film oxidáló környezetben és sok enyhe savban stabil. Meghatározott agresszív fajok jelenlétében lebomlik.
A hidrogén-fluorid a legkárosabb. A fluoridionok közvetlenül megtámadják a passzív filmréteget, megakadályozva annak átalakulását. Ha a fólia megszakad, az alatta lévő fém gyorsan korrodálódik. A korrózió lokalizált-gödröcskés, rés- és hegesztési, A fűtőtest elveszítheti a falvastagságot egy kis területen, és meghibásodhat, miközben a burkolat többi része sértetlennek tűnik.
A kloridok hasonló károkat okoznak, bár a mechanizmus eltérő. A kloridionok gyenge pontokon áthatolnak a passzív filmen, és lyukképződést okoznak. A gödrök mélyülnek és áthatolhatnak a falon. A vegyes nitrogén--hidrogén-fluoridos pácolófürdők mindkét fajtát tartalmazzák, és a kombináció agresszívebb, mint bármelyik önmagában.
| Kémia | 316L korróziós sebesség | Elsődleges támadási mód | Várható élettartam | PTFE alkalmasság |
|---|---|---|---|---|
| 10%-os salétromsav, 50 fok | <0.1 mm/year | Egységes, enyhe | >10 év | Jó |
| 10% nitrogén + 2% HF, 50 fok | 1,0-5,0 mm/év | Gödrösítés, hegesztési támadás | 3-10 hónap | Kiváló |
| 15% nitrogén + 3% HF, 55 fok | 3,0-10,0 mm/év | Súlyos gödrösödés | 1-4 hónap | Kiváló |
| 20% HCl, 60 fok | 5,0-15,0 mm/év | Gödrösödés, hasadék | <2 months | Kiváló |
| 10% kénsav + 2% HF, 60 fok | 2,0-8,0 mm/év | Hegesztés{0}}támadás | 2-8 hónap | Kiváló |
Korróziós arányok a 316 literes rozsdamentes acélhoz kevert savas pácolásnál a PTFE alkalmassághoz képest
A hegesztési{0}}vezeték sebezhetősége
A rozsdamentes acél merülő fűtőtestek hegesztett kötésekkel készülnek -köpeny-a-peremhez, köpeny-a-kapocshoz, és néha hosszanti varratok is. A hegesztési folyamat megváltoztatja a kohászatot a hőhatás-zónában, és olyan területeket hoz létre, amelyek kevésbé ellenállnak a korróziónak, mint az alapfém.
A vegyes savas pácolásnál a hegesztési vonalak az első olyan területek, amelyek meghibásodnak. A hőhatás-zóna a karbid kiválása miatt csökkent krómtartalommal rendelkezhet, vagy maradó feszültségek lehetnek, amelyek elősegítik a repedést. A fluor- és kloridionok előszeretettel támadják meg ezeket a legyengült területeket.
A PTFE merülőmelegítőknek nincs hegesztési vezetéke a nedves területen. A köpeny folyamatos polimer extrudálás vagy fröccsöntés, és a karimás csatlakozás hegesztés helyett mechanikusan tömített vagy kémiailag kötődik. Ez kiküszöböli a hegesztési vonal sérülékenységét, amely korlátozza a rozsdamentes acél élettartamát az agresszív pácoló vegyi anyagokban.
Hőátadás és méret csere{0}}
A 316L rozsdamentes acél hővezető képessége körülbelül 16 W/m·K-nagyjából 64-szer magasabb, mint a PTFE. A rozsdamentes acél fűtőtestek 3–5 W/cm²-es teljesítménnyel működhetnek túlmelegedés nélkül, míg a PTFE fűtőtestek a legtöbb pácfürdőben 1,0–1,5 W/cm²-re korlátozódnak.
A gyakorlati következmény a méret. Egy 6 kW-os rozsdamentes acél fűtőtesthez csak 1500 cm² köpenyfelületre van szükség, és egy kompakt kötegbe illeszkedik. Egy 6 kW-os, 1,2 W/cm²-es PTFE fűtőtesthez 5000 cm²-a felület több mint háromszorosa szükséges. A korlátozott fűtőtérrel rendelkező tartályokban a rozsdamentes acél opció elfér ott, ahol a PTFE nem.
| Fűtőanyag | Hővezetőképesség | Biztonságos wattsűrűség kevert savban | 6 kW-os felület | Relatív lábnyom |
|---|---|---|---|---|
| 316 literes rozsdamentes acél | 16 W/m·K | 3-5 W/cm² | 1200–2000 cm² | Kompakt |
| PTFE | 0.25 W/m·K | 1,0–1,2 W/cm² | 5000–6000 cm² | 3-4× nagyobb |
| Titán | 22 W/m·K | 2–4 W/cm² (HF-vel korlátozva) | 1500–3000 cm² | Kompakt |
| PVDF | 0.20 W/m·K | 0,8–1,2 W/cm² | 5000–7500 cm² | Nagyobb |
Hőátadás és méret-összehasonlítás vegyessavas pácolásban használt merülő fűtőtestekhez
Amikor a rozsdamentes acélnak még van értelme
A rozsdamentes acél nem mindig rossz választás. Enyhe pácoldatokban-a hígított salétromsav fluoridok és kloridok nélkül-316L jól teljesít, és olcsóbb, mint a PTFE. Ezekben az alkalmazásokban a rozsdamentes acél nagyobb wattsűrűsége és kompakt mérete előnyt jelent.
A döntési pont az agresszív fajok jelenléte. Ha a fürdő hidrogén-fluoridot, kloridokat vagy nagy koncentrációban redukáló savakat tartalmaz, a rozsdamentes acél rövid életű{1}} lehetőség. Ha a fürdő enyhén oxidáló sav, a rozsdamentes acél megfelelő lehet.
Teljes költség időbeli összehasonlítása
Egy 316 literes fűtőtest vételára jellemzően 40-60%-kal alacsonyabb, mint egy hasonló PTFE fűtőké. A vegyes savanyú pácolásnál azonban a rozsdamentes acél fűtőtest csak 3-10 hónapig, míg a PTFE-fűtő 3-5 évig tart.
Öt{0}}éves időszak alatt a rozsdamentes acél opció 6–20, míg a PTFE opció 1–2 cserét igényel. A munka és a leállás minden egyes cseréjéhez,-a tartály leürítéséhez, a meghibásodott fűtőelem eltávolításához, az új beszereléséhez és a fürdő újra-minősítéséhez- jelentősen megnöveli a rozsdamentes acél választásának költségeit.
Ha a szabványos fűtőtestek nem férnek el a kívánt felületen
A korlátozott perifériás térrel rendelkező vegyes savanyú pácoló tartályok gyakran nem fogadják el a szabványos PTFE merülő fűtőtesteket a kémia által megkövetelt alacsony wattsűrűség mellett. A 6 kW-os 1,0 W/cm²-es teljesítményhez 6000 cm² köpenyfelületre van szükség, -több mint egyetlen egyenes vagy L-alakú egység a tipikus tartályméreteken belül.
Egy egyedi PTFE merülő fűtőberendezés konfigurációja a következő több-áteresztővel vagy kerületi-elosztással osztja el a fűtőfelületet a tartályban, miközben megtartja az alacsony wattsűrűséget. A specifikációs folyamat megköveteli a fürdő kémiáját, az üzemi hőmérsékletet, a tartály méreteit és a szükséges teljesítményt. A vegyes savas pácolósorokat üzemeltető létesítményeknél ez az alkalmazás-specifikus megközelítés biztosítja a PTFE vegyszerállóságát olyan konfigurációban, amely illeszkedik a rendelkezésre álló helyhez.
