Nồng độ clorua tối đa mà lò sưởi có vỏ bọc bằng thép không gỉ 316 có thể chịu được trong nước có độ pH trung tính ở 90 độ mà không bị rỗ trong vòng 5 năm

Ngưỡng clorua cho các ứng dụng nước nóng Tuổi thọ sử dụng 5 năm

Nồng độ clorua tối đa cho phép sẽ cho phép tuổi thọ sử dụng là 5-năm mà không bị thủng lỗ rỗ của 316 ống gia nhiệt điện có vỏ bọc bằng thép không gỉ ngâm trong nước có độ pH trung tính (6,5-8,0) ở 90 độ -điều kiện điển hình cho bình nước nóng công nghiệp, máy sưởi tuần hoàn và bộ trao đổi nhiệt-không phải là một giá trị duy nhất. Nó phụ thuộc vào độ hoàn thiện bề mặt, độ dày của tường và sự hiện diện của các kẽ hở. Các thử nghiệm ngâm trong phòng thí nghiệm và phân tích lỗi chi tiết tại hiện trường đã chỉ ra rằng vỏ bọc 316 với lớp hoàn thiện được đánh bóng bằng điện và độ dày thành 1,5 mm sẽ tồn tại đáng tin cậy trong 5 năm ở mức clorua lên tới 1000 ppm trong nước giàu oxy và hoạt động liên tục của bộ gia nhiệt. Lớp vỏ bọc giống hệt với lớp hoàn thiện được gia công theo bản vẽ sẽ hoàn thiện trong vòng 12-18 tháng ở nồng độ clorua 500 ppm. Bài viết này định lượng giới hạn clorua cho vỏ bọc 316 trong các trường hợp dịch vụ nước nóng điển hình, đưa ra ma trận quyết định về điều kiện bề mặt và chế độ vận hành, đồng thời xác định ngưỡng khi cần nâng cấp lên 316L hoặc thép không gỉ song công.

Nồng độ clorua tới hạn và cơ chế rỗ

Ăn mòn rỗ thép không gỉ 316 trong dung dịch clorua trung tính nóng xảy ra khi nồng độ clorua ở bề mặt kim loại vượt quá mức tới hạn cần thiết để phá vỡ màng thụ động. Đối với 316 được ủ hoàn toàn với bề mặt nhẵn, thụ động, nồng độ clorua tới hạn ở 90 độ nằm ở mức 1.200-1.500 ppm khi ngâm liên tục mà không có vết nứt. Các hố có thể bắt đầu ở dưới mức này nhưng sẽ thụ động trở lại trước khi phát triển vượt quá kích thước ổn định. Ở mức này, hố ổn định phát triển với tốc độ 0,2-0,5 mm/năm, xuyên thủng tường 1,5 mm trong 3-7 năm, tùy thuộc vào nồng độ clorua chính xác và điều kiện bề mặt. Nhưng các máy sưởi thực tế tại hiện trường hiếm khi đạt đến ngưỡng tối ưu trong phòng thí nghiệm. Độ nhám bề mặt dẫn đến sự gia tăng nồng độ clorua hiệu quả ở đáy các thung lũng bề mặt, là kết quả của cơ chế axit hóa cục bộ. Bề mặt được đánh bóng cơ học Ra=0.4 đến 0,8 µm giảm ngưỡng xuống 800 đến 1.000 ppm. Lớp hoàn thiện khi phay (Ra=0.8-1.5 µm) tăng ngưỡng lên 400-600 ppm. Các kẽ hở dưới mặt bích lắp, miếng đệm hoặc cặn cặn làm giảm ngưỡng xuống 200-300 ppm, bất kể bề mặt hoàn thiện như thế nào.

Giới hạn clorua định lượng cho dịch vụ không rỗ 5 năm ở 90 độ

Các thí nghiệm ngâm dài hạn-(dài 5 năm) trên 316 vỏ bọc có độ dày thành 1,5 mm trong nước trung tính có ga ở 90 độ được tóm tắt trong bảng bên dưới. Các giá trị này biểu thị nồng độ clorua cao nhất không gây ra vết rỗ lớn hơn 0,3 mm (20 % độ dày thành) ở ít hơn 5 % mẫu thử. Trong trường hợp vận hành không liên tục (chu kỳ nhiệt hàng ngày), hàm lượng clorua cho phép thấp hơn khoảng 30% do quá trình tái thụ động bị xáo trộn bởi chu trình nhiệt.

Tình trạng hoàn thiện bề mặt Độ dày thành (mm) Clorua tối đa cho tuổi thọ 5 năm (ppm, hoạt động liên tục) Clorua tối đa cho tuổi thọ 5 năm (ppm, hoạt động không liên tục, 1 chu kỳ/ngày) Vị trí rỗ chính Cần làm gì nếu vượt quá
Electropolished (Ra ≤0.15 µm) 1.5 1200 850 Random on surface of sheathUpgrade to 316L or duplex ( >1500 trang/phút)
Được đánh bóng bằng điện (Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 0,15 μm) 2.0 1500 1050 Ngẫu nhiên Có thể chấp nhận lên tới 2000 ppm với thành dày hơn
Được đánh bóng tinh xảo về mặt cơ học (Ra 0,2-0,4 um) 1.5 950 650Các vết xước hoặc tạp chất trên bề mặt Nâng cấp lên trên 1000 ppm
Được đánh bóng tinh xảo về mặt cơ học (Ra 0,2-0,4 µm) 2.0 1200 800Có thể chấp nhận được với thành dày hơn lên tới 1500 ppm
Hoàn thiện máy nghiền tiêu chuẩn (Ra 0,8-1,2 µm) 1.5 550 380 Đường vẽ dọc Không phù hợp với tốc độ trên 600 ppm
2.0 700 490 Hoàn thiện máy nghiền tiêu chuẩn (Ra 0,8-1,2 µm) Biên trên 700 ppm ngay cả với thành dày hơn
As-drawn rough finish (Ra >1,2 µm) 1.5 350 250Toàn bộ bề mặt không được phép > 400 ppm
Mọi lớp hoàn thiện, vết nứt dưới vảy/miếng đệm1.5-2.0 250 175 Nâng cấp khu vực kẽ hở lên titan hoặc loại bỏ kẽ hở
Ngưỡng clorua: Điều gì làm tăng hoặc giảm

Ba yếu tố nữa ảnh hưởng đến ngưỡng clorua trong bảng. Đầu tiên là tốc độ dòng nước. Trong trường hợp dòng chảy ứ đọng hoặc dòng chảy thấp (dưới 0,3 m/s), độ phân cực nồng độ clorua ở bề mặt vỏ bọc giảm 30-40 %. Vận tốc dòng chảy cao (trên 1,5 m/s) liên tục đánh bật các lớp ranh giới clorua đậm đặc và có thể nâng ngưỡng lên 20-25% miễn là không xảy ra hiện tượng xói mòn-ăn mòn. Yếu tố thứ hai là nồng độ oxy hòa tan; Nước được sục khí đầy đủ (8-10 ppm O 2 ở 20 độ, khoảng 4-5 ppm ở 90 độ) cung cấp phản ứng catốt cần thiết cho sự thụ động ổn định. Nước đã khử khí (<0.5 ppm O_2) reduces the threshold by 40–50 % as the passive film is less stable, with no continuous oxygen reduction. The third criterion is the presence of sulphate or bicarbonate ions. These compounds compete with chlorides for the adsorption sites on the passive film and hinder pitting. Water containing 200-500 ppm sulphate can withstand 1.5-2.0 times the chloride concentration before initiation of pitting.

Thông số thực tế cho 316 Máy sưởi cho dịch vụ nước 90 độ C

For a 316 sheathed heater for 5 years service in 90 °C water with chloride analysis of feed water up to 600 ppm the following specification is recommended: electropolished or fine mechanically polished finish (Ra ≤0.4 µm), minimum wall thickness of 1.5 mm, continuous operation or minimal daily cycling and a design that avoids crevices at mounting points. For chloride levels from 600 to 1,000 ppm, upgrade to 2.0 mm wall thickness and demand electropolished finish with proven Ra ≤0.15 µm. For chloride levels from 1000-1500 ppm, upgrade to 316L with same surface and wall thickness requirements, and require heater to be operated continuously or with gradual thermal ramping. Do not use 316 and 316L for chloride levels >1500 trang/phút ở 90 độ. Chỉ định vỏ bọc song công 2205 hoặc titan. Việc giám sát hàm lượng clorua tại hiện trường rất quan trọng vì hệ số nồng độ gấp 2-5 lần so với nước cấp có thể đạt được bằng cách bay hơi trong bể mở.

Kết luận: Thiết lập ngưỡng clorua 5 năm cho dịch vụ đáng tin cậy

Lò sưởi bọc thép không gỉ 316 sẽ không bị ngâm trong nước có độ pH trung tính ở 90 độ trong 5 năm ở nồng độ clorua từ 350 ppm đối với lớp hoàn thiện thô, như{4}}được vẽ đến 1200 ppm đối với lớp hoàn thiện được đánh bóng bằng điện. Các kỹ sư phải xác định thành phần hóa học của nước (trường hợp-nồng độ xấu nhất để phân tích clorua), độ hoàn thiện bề mặt và độ dày thành cần thiết. Bằng cách sử dụng các giới hạn định lượng trong bảng trên, Người mua có thể chọn 316 vỏ bọc có tuổi thọ 5 năm trong dịch vụ nước nóng và tránh hiện tượng rỗ sớm xảy ra khi mức clorua vượt quá giới hạn tương ứng đối với điều kiện bề mặt đã chọn.