Ở ngưỡng cụ thể nào của nồng độ axit sunfuric, vỏ bọc bằng thép không gỉ 1,2 mm 316 cần phải được xử lý sau-nóng hàn để ngăn chặn sự ăn mòn giữa các hạt trong lò sưởi ngâm điện?

Các kỹ sư bảo trì nhà máy phụ trách thiết bị sưởi ngâm điện trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp phải đối mặt với môi trường ăn mòn khắc nghiệt do nồng độ clorua thay đổi, nhiệt độ tăng cao từ các quá trình sinh học và hoạt động không liên tục. Không giống như dịch vụ hóa chất sạch nơi nồng độ được kiểm soát, nồng độ clorua trong nước thải thay đổi theo lượng xả thải công nghiệp, lượng muối chảy tràn trên đường và sự bay hơi trong các bể xử lý. Điều này thường xảy ra với vỏ bọc bằng thép không gỉ 316 1,2 mm có sự cân bằng tốt về chi phí và khả năng chống ăn mòn chung cho các ứng dụng này. Nhưng nếu nồng độ clorua và nhiệt độ của bề mặt vỏ bọc vượt quá giới hạn nhất định thì vết rỗ có thể phát triển trong sáu tháng, đòi hỏi phải thay thế thường xuyên và tốn kém. Sự kết hợp tối ưu giữa hàm lượng clorua và nhiệt độ bề mặt vỏ bọc giới hạn vỏ bọc 1,2 mm 316 trong thời gian sử dụng sáu tháng trong dịch vụ gia nhiệt nước thải được xác định trong bài báo này.

Động học của quá trình thẩm thấu rỗ ở 316 tiếp xúc với nước thải có chứa clorua-
Từ quan điểm điện hóa, đặc tính rỗ của 316 trong nước thải tương tự như dung dịch clorua sạch hơn nhưng được tăng cường nhờ sự hiện diện của hoạt động sinh học, các hạt lơ lửng và độ pH thay đổi. Clorua thường có trong nước thải với hàm lượng từ 100 ppm đến 2.000 ppm, với mức tăng đột biến vượt quá 5.000 ppm trong các đợt xả thải công nghiệp. 316 ở nồng độ 500 ppm clorua là khoảng 60°C. Nhiệt độ rỗ tới hạn của clorua ở 1000 ppm được hạ xuống 50 độ. Với 2.000 ppm clorua, nhiệt độ giảm xuống 40 độ. Mật độ watt áp dụng (thường là 5–10 W/cm2 cho dịch vụ xử lý nước thải) sẽ làm cho nhiệt độ bề mặt vỏ bọc cao hơn 15–30°C so với nhiệt độ nước thải lớn đối với lò sưởi ngâm. Trong bể xử lý được giữ ở nhiệt độ 35°C với bộ gia nhiệt 8 W/cm², nhiệt độ bề mặt vỏ bọc là 50-60°C. Nếu nồng độ clorua trong nước tại thời điểm đó là 1.000 ppm thì nhiệt độ phân rã tới hạn là 50°C sẽ bị vượt quá và hiện tượng phân rã xảy ra trong vòng vài ngày. Các hố lan truyền với tốc độ 0,5–2,0 mm/tháng sau khi bắt đầu bằng nước thải ấm, chọc thủng thành 1,2 mm trong 3–12 tuần. Do đó, tiêu chí thay thế sáu tháng sẽ đạt được nếu quá trình rỗ xảy ra trong tháng đầu tiên và quá trình nhân giống được hoàn thành trong năm tháng tiếp theo.

Sự kết hợp nhiệt độ trong sáu-tháng tuổi thọ tới hạn-Clorua tới hạn
Kết quả thử nghiệm ngâm 316 mẫu trong nước thải mô phỏng có hoạt tính sinh học bình thường (pH 6,5-7,5, các hạt lơ lửng vừa phải) cho thấy sự kết hợp sau đây giữa nồng độ clorua số lượng lớn và nhiệt độ bề mặt vỏ bọc mang lại tuổi thọ sử dụng tối đa là sáu tháng đối với tường 1,2 mm: Các giá trị dành cho hoạt động liên tục với mật độ watt bình thường là 6–8 W/cm2.

Nồng độ clorua lớn (ppm) Nhiệt độ bề mặt vỏ bọc tới hạn để bắt đầu hố trong vòng 30 ngày Tốc độ lan truyền hố (mm/tháng) ở nhiệt độ này Thời gian thâm nhập đến 1,2 mm sau khi bắt đầu Tổng thời gian sử dụng (bắt đầu + nhân giống) 300 – 500 ppm Trên 70 độ 0,4 – 0,7 mm/tháng 2 – 3 tháng 3 – 4 tháng 500 – 800 ppm Trên 60 độ 0,6 – 1,0 mm/tháng 1,5 – 2 tháng 2 – 3 tháng 800 – 1.200 ppm Trên 55 độ 0,8 – 1,2 mm/tháng 1 – 1,5 tháng 1,5 – 2,5 tháng 1.200 – 1.500 ppm Trên 50 độ 1,0 – 1,5 mm/tháng 0,8 – 1,2 tháng 1 – 2 tháng 1.500 – 2.000 ppm Trên 45 độ 1,2 – 1,8 mm/tháng 0,7 – 1 tháng 1 – 1,5 tháng 2.000 – 3.000 ppm40°C 1,5 – 2,0 mm/tháng 0,6 – 0,8 tháng 1 – 1,5 tháng
>3,000 ppm>35°C >2,0 mm/thángDưới 0,6 thángDưới 1 tháng
Để có tuổi thọ sử dụng là sáu tháng, tích số của hàm lượng clorua và nhiệt độ bề mặt vỏ bọc phải cho phép tối thiểu ba tháng để bắt đầu hố và ba tháng để nhân giống. Điều này chỉ xảy ra khi nhiệt độ bề mặt vỏ bọc thấp hơn ít nhất 5–10°C so với nhiệt độ rỗ tới hạn đối với nồng độ clorua liên quan. Nhiệt độ bề mặt vỏ bọc phải dưới 55°C đối với clorua 500 ppm. Đối với 1.000 ppm clorua, nó phải nhỏ hơn 45°C. Đối với 2.000 ppm clorua thì nhiệt độ phải nhỏ hơn 35 độ.

Phong bì vận hành an toàn Tuổi thọ sử dụng 6 tháng
Nhiệt độ nước thải lớn tối đa cho phép đối với vỏ bọc 1,2 mm 316 ở các mật độ watt khác nhau để đạt được thời gian sử dụng sáu tháng ở các phạm vi nồng độ clorua khác nhau được nêu trong bảng kèm theo. Các giá trị đảm bảo rằng nhiệt độ bề mặt vỏ bọc thấp hơn ít nhất 5 độ so với nhiệt độ rỗ tới hạn đối với hàm lượng clorua nhất định.

Phạm vi nồng độ clorua (ppm) Nhiệt độ rỗ tới hạn Âm 5°C Biên độ an toàn Nhiệt độ khối an toàn tối đa ở mức 5 W/cm² (tăng 15°C) Nhiệt độ khối an toàn tối đa ở mức 8 W/cm² (tăng 25°C) Nhiệt độ khối an toàn tối đa ở mức 10 W/cm² (tăng 30°C)
Dưới 300 trang/phút 75°C 60°C 50°C 45°C 300 – 500 trang/phút 65°C 50°C 40°C 35°C 500 – 800 trang/phút 55°C 40°C 30°C 25°C 800 – 1.200 trang/phút 45°C 30°C 20°C 15°C 1.200 – 1.500 trang/phút 40°C 25°C 15°C 10°C 1.500 – 2.000 trang/phút 35°C 20°C 10°C Không khả thi
Trên 2.000 ppm Dưới 30 độ Không có sẵn Không có sẵn Không có sẵn
Đối với bể xử lý nước thải ở nhiệt độ chung là 35°C và nồng độ clorua thông thường là 500–800 ppm, vỏ bọc 1,2 mm 316 ở tốc độ 8 W/cm2 sẽ cho nhiệt độ bề mặt vỏ bọc khoảng 60°C. Con số này cao hơn giới hạn an toàn 55°C và thời hạn sử dụng sáu tháng là không thể xảy ra. Để có tuổi thọ 6 tháng, người vận hành phải giảm mật độ watt xuống 5 W/cm2 (giới hạn an toàn 55°C cho phép đặt hàng loạt ở mức 40°C, nhưng số lượng lớn ở mức 35°C-có thể chấp nhận được), giảm nhiệt độ hàng loạt hoặc chấp nhận thay thế thường xuyên hơn.

Thay đổi thiết kế trong thời gian dài hơn sáu tháng
Nếu các điều kiện của quy trình gần hết tuổi thọ sử dụng sáu{0} tháng thì ba lần điều chỉnh thiết kế có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng mà không cần sửa đổi vật liệu vỏ bọc hoặc độ dày thành. Đầu tiên là gắn đồng hồ hẹn giờ hoặc bộ điều khiển nhiệt độ để tắt bình nóng lạnh khi chậu đủ nóng. Hoạt động không liên tục có nghĩa là thời gian ở nhiệt độ ít hơn và do đó tuổi thọ lịch dài hơn, ngay cả khi tổng số giờ ở nhiệt độ là như nhau. Thay đổi thứ hai là đặt máy sưởi ở vị trí có lưu lượng cao. Sự gia tăng nhiễu loạn dẫn đến tăng hệ số truyền nhiệt và làm giảm mức tăng nhiệt độ bề mặt vỏ bọc từ 25°C xuống 10{10}}15°C ở cùng mật độ watt. Một máy sưởi có thể đạt đến nhiệt độ bề mặt 60°C trong điều kiện ứ đọng có thể hoạt động ở 50°C trong nước thải{29}}được tuần hoàn tốt, giảm xuống dưới ngưỡng quan trọng. Thay đổi cuối cùng là bổ sung thêm đầu dò giám sát ăn mòn và chủ động thay thế bộ gia nhiệt khi đầu dò phát hiện vết rỗ bắt đầu. Điều này ngăn ngừa sự cố đột ngột, mặc dù nó thường không kéo dài tuổi thọ. Đối với các nhà máy xử lý nước thải có hàm lượng clorua trên 1.000 ppm hoặc nhiệt độ khối trên 40°C, các kỹ sư nên chỉ định hợp kim chống rỗ tốt hơn như thép không gỉ 317 (3,5% molypden) hoặc Hợp kim 825. Chi phí gia tăng thường cao hơn 20–50% so với 316, nhưng tuổi thọ sử dụng được kéo dài từ sáu tháng lên 3–5 năm. Khi chọn máy sưởi cho dịch vụ xử lý nước thải, điều quan trọng là phải thu thập dữ liệu nồng độ clorua từ một số lần lấy mẫu trong suốt một năm vì những thay đổi theo mùa có thể là đáng kể. Máy sưởi được thiết kế cho mùa hè có thể nhanh chóng hỏng vào mùa đông nếu muối chảy tràn trên đường làm tăng nồng độ clorua. Giới hạn thay thế sáu tháng không phải là số lượng mà là hệ quả có thể dự đoán được của nồng độ clorua và nhiệt độ bề mặt vỏ bọc. Với hai đặc tính được đo, các kỹ sư có thể dự đoán chính xác tuổi thọ của máy sưởi và thiết kế kế hoạch bảo trì, tránh những hỏng hóc không mong muốn cũng như thay thế sớm những máy sưởi vẫn còn hoạt động.