대기 저장 탱크 난방 서비스에서 1.6mm 316 스테인리스강 외장이 수동 부식에서 활성 피팅 부식으로 전환되는 염화물 농도와 피복 표면 온도의 특정 조합은 무엇입니까?

생성된 물, 염분 제거 폐수, 산업용 세척수 등 염화물 함유 용액이 들어 있는 대기 저장 탱크의 전기 침수식 히터를 담당하는 공정 엔지니어의 경우 수동 및 활성 공식 부식의 차이는 10년 또는 10주 동안 지속되는 316 스테인리스강 보호관의 차이입니다. 그러나 공기 저장 탱크의 환경은 증발 및 성층화로 인해 다양한 염화물 농도로 정적이거나 느리게 움직이는 반면, 연속 흐름 시스템에서는 신선한 용액이 덮개와 지속적으로 접촉합니다. 일반적인 벽 두께는 1.6mm입니다. 이는 기계적 강도와 실제적인 열 전달 사이의 절충안입니다. 316의 임계 피팅 온도와 임계 염화물 농도는 정적 수치가 아니지만 적용된 와트 밀도에 의해 유도된 외장 표면의 온도 상승과 상호 작용합니다. 이 논문은 1.6 mm 벽이 수동(부식률)에서 변화하는 염화물 농도와 외장 표면 온도를 제시합니다.<0.05 mm/year) to active pitting (penetration within months).

임계 피팅 온도와 염화물과의 상호 작용
주어진 염화물 농도에서 316 스테인리스강의 임계 피팅 온도는 안정적인 피트가 핵을 생성하고 성장할 수 있는 온도입니다. 이 온도 이하에서는 부동태 피막이 그대로 유지되고 부식 속도는 미미합니다. 역관계입니다. 염화물 농도가 높을수록 임계 피팅 온도는 낮아집니다. 임계 피팅 온도는 염화물 100ppm에서 약 80oC입니다. 1,000ppm의 염화물에서는 55도까지 낮아집니다. 염화물이 5,000ppm에서는 35C로 떨어집니다. 염화물이 10,000ppm(1% NaCl)에서는 임계 피팅 온도는 약 25도입니다. 침지식 히터의 열유속으로 인해 외장 표면 온도가 벌크 탱크 온도보다 15~40도 높아집니다. 8W/cm² 히터를 사용하는 40도의 탱크 외장 표면 온도는 60~70도일 수 있습니다. 탱크 내 염화물 농도가 1,000ppm인 경우 임계 공식 온도인 55도를 초과하고 몇 주 내에 공식이 시작됩니다. 구멍이 뚫리기 시작하면 천공까지 걸리는 시간은 벽 두께 1.6mm에 따라 결정되며, 월간 0.5~2.0mm의 일반적인 전파 속도에서는 1~3개월 내에 천공이 실패함을 의미합니다.

1.6mm 피복 중요 전환 임계값
스웨이지형 히터 덮개의 표면 광택 특성을 지닌 316개의 샘플을 사용한 침수 테스트에서는 6~10W/cm2의 와트 밀도에서 1.6mm 벽에 대해 다음과 같은 전이 임계값이 생성되었습니다. 벌크 탱크 온도는 외장 표면 온도보다 10~20도 낮을 것으로 예상됩니다.

염화물 농도(ppm) 316(도)에 대한 임계 피팅 온도 수동-에서-활성 전환을 위한 최소 보호관 표면 온도 8W/cm2에서 1.6mm 보호관의 안전한 벌크 탱크 온도 예상 사용 수명 초과 전환
< 100 ppm < 80°C 80°C < 65°C 5-10 years 100 - 500 ppm 65 - 80°C 65 - 80°C < 50 - 65°C 2-5 years 500 - 1,000 ppm 55 - 65°C 55 - 65°C < 40 - 50°C 1-2 years 1,000 - 2,000 ppm 45 - 55°C 45 - 55°C < 30 - 40°C 6-12 months 2,000 - 5,000 ppm 35 - 45°C 35 - 45°C < 20 - 30°C 3-6 months 5,000 - 10,000 ppm 25 - 35°C 25 - 35°C < 10 - 20°C 1-3 months
>10,000ppm< 25 °CBelow 25 degrees CNot safe regardless of temperature Weeks to months
벌크 온도가 50°C이고 외피가 1.6mm이고 8W/cm 2인 저장 탱크의 경우 외피 표면 온도는 약 65~70°C입니다. 임계 피팅 온도 이상으로 유지하려면 염화물 농도가 500ppm 미만이어야 합니다. 활성 피팅은 염화물 수준 1,000ppm 및 표면 온도의 중요한 수준인 55도에서 몇 주 내에 시작됩니다. 탱크의 염화물 함량이 2,000ppm을 초과하는 경우 316은 실제 벌크 온도에서 적합하지 않습니다. 왜냐하면 작은 열 흐름을 생성하는 데 필요한 외장의 표면 온도가 피팅의 임계 온도를 초과하기 때문입니다.

1.6 밀리미터 재킷 안전 작동 봉투 매트릭스
아래 표에는 다양한 와트 밀도 및 염화물 농도에서 1.6mm 316 보호관에 대한 최대 안전 벌크 탱크 온도가 나열되어 있습니다. 이러한 값은 외장 표면의 온도가 해당 염화물 농도에 대한 임계 피팅 온도보다 최소 5도 낮은지 확인합니다.

염화물 농도(ppm) 피복 표면 온도 피복 표면 온도 피복 표면 온도(5W/cm2)(8W/cm2) 최대 안전 최대 안전 최대 안전최대 안전 벌크 온도 12W/cm²
100도 이하 75도 65도 60도 50도 100~250ppm 70도 60도 55도 45도 250~500ppm 65도 55도 50도 40도 500~750ppm 60도 50도 45도 35도 750~1,000ppm 55도 45도 40도 30도 1,000 – 1,500ppm 50도 40도 35도 25도 1,500 – 2,000ppm 45도 35도 30도 20도
2000ppm안전하지 않음 안전하지 않음 안전하지 않음 안전하지 않음
계산된 외장 표면 온도가 보고된 염화물 함량에 대한 임계 피팅 온도보다 높으면 모든 응용 분야에서 피팅 실패를 피할 수 없습니다. 1.6mm 벽 두께는 약간의 전파 시간을 제공하지만 히터는 몇 년이 아닌 몇 달 안에 유한하고 예측 가능한 서비스 수명을 갖는 것으로 보아야 합니다.

피팅 전이를 방지하기 위한 설계 변경
공정 조건의 수동에서 능동으로의 전환 경계 근처에서 피복 재료나 벽 두께를 수정하지 않고 구멍이 생기지 않도록 세 가지 설계 수정을 구현할 수 있습니다. 첫 번째는 와트 밀도를 낮추는 것입니다. 외장 표면 온도가 10W/cm² 대신 5W/cm²에서 15~25도 감소하면 능동 모드가 수동 모드로 바뀔 수 있습니다. 두 번째 변화는 칼집 표면 전체에 걸쳐 순환을 촉진하는 것입니다. 작은 교반기나 순환 펌프는 외장 표면 온도 상승을 40-60%까지 줄여 중간 와트 밀도에서도 외장을 임계 임계값 아래로 유지할 수 있습니다. 다음 변경 사항은 히터 덮개에 전기적으로 연결된 작은 316 쿠폰인 부식 모니터링 프로브를 부착하는 것입니다. 갈바닉 전류의 급격한 증가는 활성 피팅의 시작을 의미하며 피복 관통에 대한 조기 경고를 제공합니다. 증발 또는 배치 변경으로 인해 탱크 내 염화물 농도가 달라지는 경우 엔지니어는 더 높은 피팅 저항 등가 수치로 316L을 지정하고 안정적인 장기 서비스를 위해 317 스테인리스강(3.5% 몰리브덴) 또는 합금 825로 업그레이드하는 것을 고려해야 합니다. 저항성이 더 높은 합금의 증분 비용은 일반적으로 제품 오염, 탱크 배수 및 히터 교체를 포함하여 저장 탱크의 단일 구멍 파손 비용보다 적습니다. • 염화물 운반 저장 탱크용 히터를 지정할 때 항상 예상 작동 온도에서 실제 염화물 농도를 측정하십시오. 권장 와트 밀도에서 외장 표면 온도를 계산합니다. 1.6mm 316 보호관을 장기간 사용하려면 임계 피팅 온도보다 최소 10도 낮은 안전 버퍼를 사용하는 것이 좋습니다.