При каком конкретном сочетании концентрации гидроксида натрия и температуры поверхности оболочки оболочка из нержавеющей стали 316 толщиной 2,0 мм испытывает активное проникновение коррозии в течение 18 месяцев при непрерывной эксплуатации нагревателя для обработки текстиля?

Инженеры-технологи, работающие с электрическими погружными нагревателями для оборудования по переработке текстиля, такого как мерсеризационные машины, установки восстановления щелочи и нагреватели красильных ванн, имеют дело с гидроксидом натрия в концентрациях от 5% до 25% при температуре 60–95 градусов. Оболочка из нержавеющей стали 316 толщиной 2,0 мм часто требуется для обеспечения механической устойчивости к контакту с тканью и вибрации технологического оборудования. Однако пассивное покрытие может выйти из строя при определенных сочетаниях концентрации щелочи и повышенной температуры поверхности оболочки из-за постоянной плотности ватт, что приводит к активной общей коррозии, которая разрушает стенку толщиной 2,0 мм менее чем за 18 месяцев. В этой статье определены точные моменты, когда оболочка 316 толщиной 2,0 мм требует замены при непрерывной эксплуатации при обработке текстиля.

Коррозионный переход 316 при повышенных температурах Каустик
Нержавеющая сталь 316 демонстрирует характерный пассивный-активный переход в растворах гидроксида натрия в зависимости от концентрации и температуры. Скорость коррозии ниже температуры перехода составляет менее 0,1 мм/год. Темпы могут быть выше переналадки более чем на 1 мм в год. Температура перехода при 10% NaOH составляет около 90 градусов. При 15% NaOH она составляет 75°С. При 20% NaOH она снижается до 65 градусов. При 25% NaOH изменение происходит при 55 градусах. Температура поверхности оболочки погружного нагревателя непрерывного-рабочего режима обычно на 15–25 градусов выше температуры основного раствора из-за плотности ватт. Для ванны для мерсеризации текстиля с 18 % NaOH и температурой 70 градусов по объему и с нагревателем мощностью 8 Вт/см² температура поверхности оболочки составляет 85–90 градусов, что превышает порог перехода в 65 градусов для 20 % NaOH. Активная коррозия начинается на поверхности оболочки и распространяется со скоростью 0,8–1,5 мм/год. Оболочка толщиной 2,0 мм проникнет на глубину 1,0 мм (минимальная толщина конструкции) за 0,7–1,2 года, что оправдывает замену через 18 месяцев.

Критические пороговые значения 18-месячного срока службы
По результатам испытаний на погружение 316 образцов в растворы гидроксида натрия при температурах, характерных для текстильного производства, следующие комбинации концентрации каустика и температуры поверхности оболочки обеспечивают максимальный срок службы 18 месяцев для стенки толщиной 2,0 мм.

Концентрация гидроксида натрия, мас. % Температура объемного раствора Температура поверхности оболочки при 6 Вт/см2 (увеличение на 15 градусов) Ожидаемая скорость коррозии при температуре поверхности Время снижения от 2,0 мм до 1,0 мм Срок службы до замены 5% 80 градусов 95 градусов 0.20 - 0.35 мм/год 2.9 - 5.0 лет 3 - 6 лет 5% 85 градусов 100 градусов 0.35 - 0.60 мм/год 1.7 - 2.9 лет 2 - 3.5 лет 5% 90 градусов 105 градусов 0.60 - 1.00 мм/год 1.0 - 1.7 лет 1.2 - 2 лет
10 % 70 градусов 85 градусов 0.15 - 0.25 мм/год 4.0 - 6.7 лет 5 - 8 лет
10% 75 градусов 90 градусов 0,25 – 0,40 мм/год 2,5 – 4,0 года 3 – 5 лет
10% 80 градусов 95 градусов 0,40 – 0,70 мм/год 1,4 – 2,5 года 1,8 – 3 года
10% 85 градусов 100 градусов 0.70 - 1.10 мм/год 0.9 - 1.4 лет 1.2 - 1.8 лет
15% 60 градусов 75 градусов 0.20 - 0.35 мм/год 2.9 - 5.0 лет 3 - 6 лет
15% 65°С 80°С 0,35–0,60 мм/год 1,7–2,9 года 2–3,5 года
15% 70 градусов 85 градусов 0,60 – 1,00 мм/год 1,0 – 1,7 года 1,2 – 2 года
15% 75 градусов 90 градусов 1,00 – 1,50 мм/год 0,7 – 1,0 года 0,8 – 1,2 года 20% 50 градусов 65 градусов 0,25 – 0,40 мм/год 2,5 – 4,0 лет 3 – 5 лет
20% 55 градусов 70 градусов 0,40 – 0,70 мм/год 1,4 – 2,5 года 1,8 – 3 года
20% 60 градусов 75 градусов 0,70 – 1,20 мм/год 0,8 – 1,4 года 1,2 – 1,8 года
20% 65 градусов 80 градусов 1,20 – 2,00 мм/год 0,5 – 0,8 года 0,6 – 1 год 25% 45 градусов 60 градусов 0,35 – 0,60 мм/год 1,7 – 2,9 года 2 – 3,5 года 25% 50 градусов 65 градусов 0,70 – 1,10 мм/год 0,9 – 1,4 года 1,2 – 1,8 года
25% 55 градусов 70 градусов 1,20 – 2,00 мм/год 0,5 – 0,8 года 0,6 – 1 год
В ванне для мерсеризации текстиля (18% NaOH) при объемной температуре 65 градусов поверхность оболочки составляет около 80 градусов для оболочки толщиной 2,0 мм при 6 Вт/см2. Прогнозируемая скорость коррозии составляет 0,8–1,4 мм/год, что приведет к уменьшению стенки толщиной 2,0 мм до 1,0 мм за 0,7–1,2 года. Замена через восемнадцать-месяцев возможна при соблюдении осторожной процедуры. При снижении объемной температуры до 60 градусов температура поверхности снизится до 75 градусов, скорость коррозии до 0,6-1,0 мм в год, а срок службы до 1,2-1,8 года.

Условия безопасной эксплуатации с графиком замены на 18 месяцев
Чтобы обеспечить срок службы не менее 18 месяцев и до того, как уменьшение стенки до 1,0 мм потребует замены, максимальная безопасная температура объемного гидроксида натрия для оболочки из 316 толщиной 2,0 мм при различной плотности ватт показана в следующей таблице.

Плотность ватт (повышение температуры) Макс. температура в объеме для 10 % NaOH Макс. температура в объеме для 15 % NaOH Макс. температура в объеме для 18 % NaOH Макс. температура в объеме для 20 % NaOH Макс. температура в объеме для 25 % NaOH
4 Вт/см2 (подъем на 10 градусов) 82 градуса 72 градуса 66 градусов 62 градуса 52 градуса 6 Вт/см2 (подъем на 15 градусов) 77 градусов 67 градусов 61 градус 57 градусов 47 градусов 8 Вт/см2 (подъем на 20 градусов) 72 градуса 62 градуса 56 градусов 52 градуса 42 градуса 10 Вт/см2 (подъем на 25 градусов) 67 градусов 57 градусов 51 градус 47 градус 37 градус
Для ванны для обработки текстиля с 18% раствором NaOH при объемной температуре 60 градусов и мощности 6 Вт/см2 (подъем 15 градусов, поверхность 75 градусов) безопасный объемный предел составляет 61 градус -. При температуре 65 градусов и одинаковой плотности ватт безопасный предел превышен, и срок службы 18 месяцев не гарантируется.

Изменения в конструкции для продления жизни за последние 18 месяцев
Если условия обработки текстиля требуют концентрации щелочи и температур, которые ограничивают срок службы оболочки из 316 толщиной 2,0 мм до 18 месяцев, три регулировки могут продлить срок службы. Первый — использовать более длинный нагреватель или больше нагревателей, чтобы снизить плотность мощности. Переход от 6 Вт/см 2 к 4 Вт/см 2 снижает повышение температуры поверхности с 15 градусов до 10 градусов и перемещает большинство концентраций из режима 1-1,5 года в режим 1,5-2,5 года. Второе изменение заключается в усилении потока раствора по поверхности нагревателя. Мешалочные или циркуляционные насосы могут ограничить повышение температуры поверхности на 40–60% за счет турбулентного потока, сохраняя оболочку более холодной и в пассивном режиме. Третье изменение — переход на сплав на основе никеля, такой как сплав 600 или сплав 825. Эти материалы имеют скорость коррозии менее 0,1 мм/год в 25% NaOH при температуре 80 градусов, что приводит к сроку службы 10+ лет. На предприятиях непрерывной обработки текстиля, испытывающих производственные потери из-за непредвиденного отказа нагревателя, дополнительные затраты на модернизацию сплава быстро окупаются. При выборе нагревателей для использования в каустических тканях всегда указывайте правильную концентрацию NaOH, объемную температуру, расчетный рабочий цикл и желаемый интервал замены. Порог замены 18 месяцев для оболочки из 316 толщиной 2,0 мм является предсказуемой функцией концентрации щелочи, объемной температуры и плотности мощности и позволяет точно прогнозировать срок службы нагревателя при операциях мерсеризации и восстановления щелочи.