A quina combinació específica de concentració d'hidròxid de sodi i temperatura de la superfície de la funda, una funda d'acer inoxidable 316 de 2,0 mil·límetres experimenta una penetració activa de la corrosió en un termini de 18 mesos en servei d'escalfador de processament tèxtil de servei continu?

Els enginyers de processos que treballen amb escalfadors elèctrics d'immersió per a equips de processament tèxtil, com ara màquines de mercerització, rangs de reducció càustica i escalfadors de bany de colorant, tracten l'hidròxid de sodi en concentracions del 5% al ​​25% a temperatures de 60 a 95 graus. Sovint es requereix una funda d'acer inoxidable 316 de 2,0 mm per a la resistència mecànica contra el contacte amb la tela i la vibració de l'equip de processament. Tanmateix, el recobriment passiu pot fallar sota determinades combinacions de concentració càustica i temperatura de la superfície de la coberta elevada a causa de la densitat de watts contínues, donant lloc a una corrosió general activa que trenca la paret de 2,0 mm en menys de 18 mesos. Aquest article determina els punts exactes en què cal substituir una funda 316 de 2,0 mm en servei continu en la transformació tèxtil.

Transició de corrosió de 316 a temperatures elevades Caustic
L'acer inoxidable 316 mostra una transició passiva-activa característica en solucions d'hidròxid de sodi en funció de la concentració i la temperatura. Les taxes de corrosió per sota de la temperatura de transició són inferiors a 0,1 mm/any. Les tarifes poden ser més d'1 mm per any per sobre del canvi. La temperatura de transició al 10% de NaOH és d'uns 90 graus. Al 15% de NaOH és 75C. Al 20% de NaOH baixa a 65 graus. Al 25% de NaOH, el canvi es produeix a 55 graus. La temperatura de la superfície de la funda d'un escalfador d'immersió de servei continu-normalment és de 15 a 25 graus per sobre de la temperatura de la solució a granel a causa de la densitat de watts. Per a un bany de mercerització tèxtil al 18% de NaOH i 70 graus a granel, i amb un escalfador a 8 W/cm², la temperatura de la superfície de la funda és de 85-90 graus, per sobre del llindar de transició de 65 graus per al 20% de NaOH. La corrosió activa s'inicia a la superfície de la funda i es propaga a velocitats de 0,8-1,5 mm any-1. Una funda de 2,0 mm penetraria fins a 1,0 mm (gruix estructural mínim) en 0,7-1,2 anys, justificant la substitució de 18 mesos.

Llindars crítics de vida útil de 18 mesos
Basant-se en proves d'immersió de 316 mostres en solucions d'hidròxid de sodi a temperatures rellevants per a la fabricació tèxtil, les següents combinacions de concentració càustica i temperatura superficial de la funda aconsegueixen una vida útil màxima de 18 mesos per a una paret de 2,0 mm.

Concentració hidròxid de sodi, pes. % Temperatura de la solució a granel Temperatura de la superfície de la coberta a 6 W/cm2 (augment de 15 graus) Índex de corrosió esperat a la temperatura superficial Temps per reduir 2,0 mm a 1,0 mm Vida útil fins a la substitució 5% 80 graus 95 graus 0.20 - 0.35 mm/any 2.9 - 5.0 anys 3 - 6 graus 3 - 6 graus {5%{10}} grau3 - 6 anys {5%{10}} grau mm/any 1.7 - 2.9 anys 2 - 3.5 anys 5% 90 graus 105 graus 0.60 - 1.00 mm/any 1.0 - 1.7 anys 1.2 - 2 anys
10 % 70 graus 85 graus 0.15 - 0.25 mm/any 4.0 - 6.7 anys 5 - 8 anys
10% 75 graus 90 graus 0,25 – 0,40 mm/any 2,5 – 4,0 anys 3 – 5 anys
10% 80 graus 95 graus 0,40 – 0,70 mm/any 1,4 – 2,5 anys 1,8 – 3 anys
10% 85 graus 100 graus 0.70 - 1.10 mm/any 0.9 - 1.4 anys 1.2 - 1.8 anys
15% 60 graus 75 graus 0.20 - 0.35 mm/any 2.9 - 5.0 anys 3 - 6 anys
15% 65 graus C 80 graus C 0,35 – 0,60 mm/any 1,7 – 2,9 anys 2 – 3,5 anys
15% 70 graus 85 graus 0,60 – 1,00 mm/any 1,0 – 1,7 anys 1,2 – 2 anys
15% 75 graus 90 graus 1,00 – 1,50 mm/any 0,7 – 1,0 anys 0,8 – 1,2 anys 20% 50 graus 65 graus 0,25 – 0,40 mm/any 2,5 – 4,0 anys 3 – 5 anys
20% 55 graus 70 graus 0,40 – 0,70 mm/any 1,4 – 2,5 anys 1,8 – 3 anys
20% 60 graus 75 graus 0,70 – 1,20 mm/any 0,8 – 1,4 anys 1,2 – 1,8 anys
20% 65 graus 80 graus 1,20 – 2,00 mm/any 0,5 – 0,8 anys 0,6 – 1 any 25% 45 graus 60 graus 0,35 – 0,60 mm/any 1,7 – 2,9 anys 2 – 3,5 anys – 0,7 anys 25 – 0,7 % 1,10 mm/any 0,9 – 1,4 anys 1,2 – 1,8 anys
25% 55 graus 70 graus 1,20 – 2,00 mm/any 0,5 – 0,8 anys 0,6 – 1 any
En un bany de mercerització tèxtil (18% NaOH) a una temperatura a granel de 65 graus, la superfície de la funda és d'uns 80 graus per a una funda de 2,0 mm a 6 W/cm2. La taxa de corrosió projectada és de 0,8-1,4 mm/any, cosa que reduirà la paret de 2,0 mm a 1,0 mm en 0,7-1,2 anys. La substitució de divuit-mesos és factible amb un procediment prudent. En reduir la temperatura a granel a 60 graus, la temperatura de la superfície es reduirà a 75 graus, la taxa de corrosió a 0,6-1,0 mm per any i la vida útil a 1,2-1,8 anys.

Sobre de funcionament segur per a 18 mesos de programa de substitució
Per assegurar almenys 18 mesos de vida útil, abans que la reducció de la paret a 1,0 mm requereixi la substitució, la temperatura màxima segura d'hidròxid de sodi a granel per a una funda 316 de 2,0 mm a diverses densitats de watts es mostra a la taula següent.

Densitat de watts (augment de temperatura) Temp. a granel màxima per a un 10% de NaOH Temp. a granel màxima per a un 15% de NaOH Temperatura a granel màxima per a un 18% de NaOH Temperatura a granel màxima per a un 20% de NaOH Temp.
4 W/cm2 (augment de 10 graus) 82 graus 72 graus 66 graus 62 graus 52 graus 6 W/cm2 (augment de 15 graus) 77 graus 67 graus 61 graus 57 graus 47 graus 8 W/cm2 (augment de 20 graus) grau 20 66 graus 72 graus 57 graus 10 W/cm2 (augment de 25 graus) 67 graus 57 graus 51 graus 47 graus 37 graus
Per a un bany de processament tèxtil de 18% de NaOH a una temperatura de massa de 60 graus amb 6 W/cm2 (augment de 15 graus, superfície de 75 graus), el límit de volum segur és acceptable de 61 graus -. A granel de 65 graus amb idèntica densitat de watts, es supera el límit de seguretat i no es garanteix una vida útil de 18 mesos.

Canvis de disseny per a l'extensió de la vida en els últims 18 mesos
Si les condicions de processament tèxtil requereixen concentracions i temperatures càustiques que limiten una funda 316 de 2,0 mm a una vida útil de 18 mesos, tres ajustos poden allargar la vida útil. El primer és utilitzar un escalfador més llarg o més escalfadors per reduir la densitat de watts. Passar de 6 W/cm 2 a 4 W/cm 2 redueix l'augment de la temperatura de la superfície de 15 graus a 10 graus i trasllada la majoria de concentracions del règim d'1-1,5 anys al règim d'1,5-2,5 anys. El segon canvi és millorar el flux de solució a través de la superfície de l'escalfador. Les bombes d'agitació o de circulació poden limitar l'augment de la temperatura superficial en un 40-60% a causa del flux turbulent, mantenint la funda més freda i en règim passiu. El tercer canvi és anar a un aliatge a base de níquel, com ara l'aliatge 600 o l'aliatge 825. Aquests materials tenen índexs de corrosió inferiors a 0,1 mm/any en un 25% de NaOH a 80 graus, la qual cosa comporta una vida útil de 10+ anys. Per a les plantes de processament tèxtil contínua que pateixen pèrdues de producció a causa d'una fallada imprevista de l'escalfador, el cost incremental de l'actualització de l'aliatge es recupera ràpidament. Quan especifiqueu escalfadors per a ús tèxtil càustic, indiqueu sempre la concentració correcta de NaOH, la temperatura a granel, el cicle de treball estimat i l'interval de substitució desitjat. El llindar de substitució de 18 mesos per a una funda 316 de 2,0 mm és una funció predictible de la concentració càustica, la temperatura a granel i la densitat de watts i permet una previsió precisa de la vida útil de l'escalfador en operacions de mercerització i reducció de càustica.