A quina combinació específica de concentració de salmorra i temperatura de la superfície de la coberta requereix la substitució d'una funda d'acer inoxidable 316 d'1,2 mil·límetres cada tres mesos al servei d'escalfadors de refrigeració marítima?

Una de les condicions de corrosió més difícils per a les beines d'acer inoxidable 316 és la combinació de condensat ple de solució salina i operació cíclica per als enginyers de refrigeració marina encarregats dels escalfadors de descongelació a les sales de congelació, els contenidors d'emmagatzematge en fred i les instal·lacions de processament de marisc. Els escalfadors de descongelació de refrigeració marines funcionen en un entorn on els nivells de clorur de l'esprai d'aigua salada, les fuites de salmorra i l'evaporació de condensats poden arribar a ser de 50.000 a 150.000 ppm, molt per sobre dels estàndards industrials normals. Un gruix de paret comú per a aquests escalfadors és d'1,2 mm a causa de les limitacions d'espai i els requisits de resposta tèrmica. No obstant això, per a alguns parells de concentració de salmorra i temperatura de la superfície de la coberta, la penetració de picats pot tenir lloc en tan sols tres mesos, i requereix una substitució freqüent i costosa. Aquest article descriu els límits exactes als quals una funda 316 d'1,2 mm de gruix supera el límit de vida útil de tres mesos en el servei d'escalfadors de refrigeració marítima.

Corrosió per picadura de 316 en salmorra d'alta concentració a temperatures de descongelació
Com funcionen els escalfadors de descongelació de refrigeració marina? Quan estan energitzats, els escalfadors de descongelació fonen el gel acumulat a les bobines de l'evaporador. La temperatura de la superfície de la funda generalment augmenta fins a 150-250 graus durant els cicles de descongelació quan es troba a l'entorn de la salmorra amb nivells de clorur de 30.000 ppm (aigua de mar) a més de 150.000 ppm (salmorra concentrada evaporada). A concentracions tan altes de clorur, la temperatura crítica de picadura de 316 es redueix significativament. A l'aigua salada (30.000 ppm de clorur) la temperatura crítica de picada és d'~25 graus . 50, 000 ppm es redueix a 15 graus. A 100.000 ppm, la temperatura crítica cau per sota dels 0 graus, per la qual cosa la picada es produeix a qualsevol temperatura per sobre de la congelació. Per a un escalfador de descongelació, la temperatura de la superfície de la funda en servei és de 150 a 250 graus, molt per sobre de la temperatura crítica de picat a qualsevol concentració. La picada comença poques hores després de la primera exposició. Un cop iniciat, les taxes de propagació en fosa en salmorra càlida i alta-clorur són bastant ràpides, amb una mitjana de 2-5 mm/mes a 50 graus i de 5-10 mm/mes a 80 graus . En aquest entorn, una funda d'1,2 mm penetra 1-3 setmanes després de l'inici de la fossa. La vida útil de tres mesos només s'aconsegueix quan l'escalfador s'utilitza ocasionalment amb llargs cicles d'apagat, la qual cosa permet que la salmorra s'assequi i redueix la durada en condicions corrosives.

Combinacions de temperatura crítica de la salmorra de tres mesos de vida
Les dades de fallades de camp dels sistemes de refrigeració marítima i les proves accelerades de laboratori de mostres de beina de 1,2 mm 316 en salmorra concentrada revelen les següents combinacions de concentració de salmorra i temperatura superficial de la funda que donen lloc a una vida útil màxima de tres mesos.

Concentració de clorur de salmorra (ppm) Temperatura crítica de picadura Aquesta concentració Temperatura de la superfície de la coberta durant la descongelació Taxa de propagació del pou (mm/mes) Temperatura de la coberta Temps fins a 1,2 mm de penetració després de l'inici Vida útil total (inici-+ propagació) 30.000-40. (aigua de mar)40,000 - 60,000 10 - 20 grau 150 - 200 grau 4 - 7 mm/mes 0.2 - 0.3 mesos 0.3 - 0.5 mesos 60,000 - 80,{000 5 - 10 grau 150 - 200 grau 5 - 8 mm/mes 0.15 - 0.25 mesos 0.15 - 0.25 mesos 000 - 80,000 5 - 10 grau 150 - 200 grau 80,000 - 100,000 0 - 5 grau 150 - 200 grau 6 - 10 mm/mes 0.12 - 0.2 mesos 0.2 - 0.3 mesos 20 - 25 grau 150 - 200 grau 3 - 5 mm/mes 0.3 - 0.4 mesos 0.5 - 1 mes
Més de 100.000 Per sota de 0 graus 150 – 200 graus 8 – 15 mm/mes 0,08 – 0,15 mesos 0,1 – 0,2 mesos
Els temps de perforació teòrics per a una funda 316 d'1,2 mm a concentracions mitjanes de salmorra de refrigeració marina (30.000-50.000 ppm) són de l'ordre de 2-4 setmanes. La vida útil de tres-mesos, de fet, només és possible si l'escalfador s'utilitza amb poca freqüència, per exemple, de 4 a 6 cicles de descongelació al dia, cadascun d'entre 10 i 20 minuts. El període de corrosió real és només de 60 a 120 hores, però l'exposició general a una temperatura augmentada és d'1 a 2 hores al dia, la qual cosa dóna una vida útil de 2 a 4 mesos. El criteri de substitució de tres mesos es compleix quan el temps total d'exposició a la corrosió és d'aproximadament 100-200 hores.

Sobre de funcionament segur Vida útil de tres mesos
La taula següent especifica les hores de descongelació acumulades màximes segures per setmana per a una funda 316 d'1,2 mm en servei de refrigeració marina per permetre un interval de substitució de tres mesos. Els valors són concentracions típiques de salmorra en diferents entorns marins.

Entorn marí Concentració típica de clorur de salmorra (ppm) Hores de descongelació segura màxima per setmana durant 3 mesos de vida Cicles de descongelació típics per dia (15 minuts/cicle) Interval de substitució recomanat per al funcionament normal
Bobines ben drenades, Open Ocean30.000 – 35,000 10 – 15 hores 6 – 8 cicles (1,5 – 2 hores) 2 – 3 mesos
Port costaner Evaporació moderada 35.000 – 50,000 5 – 10 h 6 – 8 cicles (1,5 – 2 h) 1 – 2 mesos
Sentina tancada o safata de degoteig 50.000 – 80,000 3 – 5 hores 6 – 8 cicles (1,5 – 2 hores) 3 – 6 setmanes
Drenatge, feble, salmorra evaporada 80.000 – 120.0001 – 3 hores 6 – 8 cicles (1,5 – 2 hores) 2 – 4 setmanes
Salmorra concentrada sense fuga-Més de 120.000Menys d'1 hora 6-8 cicles (1,5-2 hores) 1-2 setmanes
Un sistema de refrigeració marítim típic que executa 8 cicles de descongelació al dia a 15 minuts per cicle (2 hores de descongelació al dia, 14 hores a la setmana) superarà el límit setmanal de 10-15 hores amb una funda 316 d'1,2 mm en condicions d'oceà obert (30.000-35.000 ppm). L'experiència de camp indica que la vida útil hauria de ser de 2-3 mesos. A concentracions creixents de salmorra, la vida es mesura en setmanes.

Canvis de disseny que duraran més de 3 mesos
Quan s'ha d'utilitzar una funda 316 d'1,2 mm en el servei de refrigeració marítima i la substitució de tres mesos és inacceptable, quatre ajustos de disseny poden millorar la vida útil. El millor i primer és augmentar el drenatge de la bobina després del descongelació. Això elimina la salmorra en peu i redueix el temps de contacte de la funda amb l'electròlit corrosiu. El muntatge inclinat i les paelles de degoteig que drenen a fons poden augmentar la vida útil de 2 a 3 vegades. El segon canvi és disminuir la freqüència i la durada de la descongelació. La demanda de descongelació (quan es detecta gel) en lloc de la descongelació programada pot reduir les hores de descongelació en un 50-70%. La següent alteració és cobrir la funda amb un recobriment protector. Els recobriments de níquel o fluoropolímer sense electros poden oferir una barrera entre el 316 i la salmorra i poden augmentar la vida útil en un factor de 3 a 5 vegades. Tanmateix, els recobriments han de sobreviure a temperatures de descongelació de 200 graus sense degradar-se. La quarta alteració consisteix a utilitzar un aliatge més-resistent a la fosa. El titani (grau 2 o grau 7) és pràcticament immune a les picadures en el servei de refrigeració marítima amb una temperatura crítica de picadura superior als 100 graus, fins i tot en 100.000 ppm de clorur. Una funda de titani (0,8 mm de gruix de paret) sobreviu de 10 a 20 vegades més que una funda 316 d'1,2 mm. En els sistemes de refrigeració marins on l'escalfador s'ha de substituir per descongelació i accés a la bobina, el cost laboral de la substitució freqüent sol ser superior a la diferència de cost entre 316 i titani. Els enginyers que especifiquen escalfadors de descongelació per a noves instal·lacions marines haurien d'utilitzar per defecte titani per a qualsevol aplicació on l'exposició a la salmorra sigui inevitable. Per als escalfadors 316 actuals, el drenatge ajustat i la reducció del temps de descongelació són els mitjans més factibles per allargar la vida útil més enllà dels tres mesos. El llindar de substitució de tres mesos no és un valor establert, sinó una conseqüència previsible del contingut de salmorra i les hores de descongelació acumulades. Mitjançant l'avaluació d'ambdós valors, els enginyers poden predir els terminis de substitució i programar el manteniment, evitant fallades inesperades de descongelació que provoquen la congelació de la bobina i el temps d'inactivitat de la refrigeració.