Ved hvilken specifik kombination af svovlsyrekoncentration og temperatur kræver en 1,2 millimeter 316 rustfri stålkappe udskiftning hver sjette måned ved galvanisering af badevarmerservice?

Svovlsyre er en almindelig bestanddel af kobber-, nikkel- og forkromningsopløsninger. Procesingeniører er ansvarlige for elektriske dyppevarmere i galvaniseringsbade. Typiske koncentrationer er 5 til 15 procent svovlsyre ved driftstemperaturer på 40 til 60 grader C. På grund af pladsbegrænsningerne i pletteringstankene og behovet for at have en hurtig termisk reaktion, anvendes ofte en 1,2 mm 316 rustfri stålkappe. Øget generel korrosion kan dog forkorte levetiden til seks måneder eller mindre under visse kombinationer af syrekoncentration og forhøjet kappeoverfladetemperatur fra watt-densitet. Dette papir angiver de nøjagtige grænser, ved hvilke 1,2 mm 316-kappen skal udskiftes halvårligt{13} til galvanisering af badevarmerservice.

Korrosionsadfærd af 316 i fortyndet svovlsyre ved høje overfladetemperaturer
I koncentrationer af svovlsyre under 15 % ved temperaturer under 50 grader er 316 rustfrit stål passivt og korroderer med hastigheder under 0,1 mm pr. år. Den passive film er dog mindre stabil ved højere temperaturer. Korrosionshastigheden i 10% svovlsyre stiger til 0,2-0,4 mm/år ved 60 grader. Ved 70 grader øges den til 0,5-1,0 mm/år. Ved 80 grader er hastighederne > 2 mm/år. For en 1,2 mm kappe er den minimale strukturelle tykkelse for trykbegrænsning omkring 0,6 mm. Efter 6 måneder, med en korrosionshastighed på 1,2 mm om året, sker der en korrosionsgennemtrængning på 0,6 mm (1,2 mm til 0,6 mm). Seks-måneders udskiftningstærskel svarer til en kombination af syrekoncentration og kappeoverfladetemperatur, der skaber en korrosionshastighed i størrelsesordenen 1,0 til 1,5 mm pr. år.

Kritiske tærskler for 6 måneders levetid
Følgende kombinationer af syrekoncentration og kappeoverfladetemperatur baseret på nedsænkningstest af 316 prøver i svovlsyreopløsninger ved elektropletteringsservicerelevante temperaturer resulterer i en maksimal levetid på 6 måneder for en 1,2 mm væg.

Svovlsyrekoncentration (vægt %) Bulkbadtemperatur Kappe Overfladetemperatur ved 8 W/cm2 (18 graders stigning) Forventet korrosionshastighed ved overfladetemperatur Reduktionstid 1,2 mm til 0,6 mm Levetid til udskiftning 5 % 40 grader 58 grader 0,15 – 0,30 mm/5 år – 5 år – 5 år – 5 år – 5 år – 5 år 68 grader 0,40 – 0,70 mm/år 0,9 – 1,5 år 1 – 2 år 5% 55 grader 73 grader 0,70 – 1,20 mm/år 0,5 – 0,9 år 0,6 – 1 år 8% 40 grader 58 grader 0,20 mm/år 20 – 58 år 0,20 mm/år. 8 % 45 grader 63 grader 0,40 – 0,70 mm/år 0,9 – 1,5 år 1 – 2 år 8 % 50 grader 68 grader 0,70 – 1,20 mm/år 0,5 – 0,9 år 0,6 – 1 år 10 % 35 grader 20 mm – 000 grader 20 mm – 000 år. 2 – 4 år
10 % 40 grader 58 grader 0.40 - 0.70 mm/år 0.9 - 1.5 år 1 - 2 år
10 % 45 grader 63 grader 0,70 – 1,20 mm/år 0,5 – 0,9 år 0,6 – 1 år 12 % 35 grader 53 grader 0,30 – 0,50 mm/år 1,2 – 2 år 1,5 – 2,5 år 12 % 8 grader 40 mm – 60 grader 1,05 mm. 0,6 – 1,0 år 0,8 – 1,2 år 12 % 45 grader 63 grader 1,00 – 1,80 mm/år 0,3 – 0,6 år 0,4 – 0,7 år 15 % 30 grader 48 grader 0,30 – 0,50 mm/år 2 år – 2 år 1,5 – 2 år.
15 % 35 grader 53 grader 0,60 – 1,00 mm/år 0,6 – 1,0 år 0,8 – 1,2 år
15 % 40 grader 58 grader 1,20 – 2,00 mm/år 0,3 – 0,5 år 0,4 – 0,6 år
Skedeoverfladen for et 10 % svovlsyre-galvaniseringsbad ved 45 graders bulktemperatur og 1,2 mm kappe ved 8 W/cm² er omkring 63 grader. Den forventede korrosionshastighed er 0,7-1,2 mm/år, hvilket sænker 1,2 mm-væggen til 0,6 mm på 0,5-0,9 år. 6 måneds udskiftning. Reduktion af bulktemperaturen til 40oC reducerer overfladetemperaturen til 58oC, hvilket reducerer korrosionshastigheden til 0,4-0,7 mm om året og levetiden til 1-2 år.

Sikker driftskonvolut Seks-måneders udskiftningsplan
Følgende tabel viser den maksimale sikre bulk svovlsyretemperatur ved forskellige watt-densiteter for en 1,2 mm 316 kappe for at give en minimumslevetid på seks måneder, før vægnedbrydning til 0,6 mm kræver udskiftning.

Watt-massefylde (temperaturstigning) Maksimal bulktemperatur for 5 % H₂SO₄ Maksimal bulktemperatur for 8 % H₂SO₄ Maksimal bulktemperatur for 10 % H₂SO₄ Maksimal bulktemperatur for 12 % H₂SO₄ Maksimal bulktemperatur for 42 W₂SO₄ H₂SO₄ Maksimal bulktemperatur for 40 W₂SO₄ grader (10 W₂SO₄) stigning) 63 grader 58 grader 53 grader 50 grader 45 grader 6 W/cm² (14 graders stigning) 59 grader 54 grader 49 grader 46 grader 41 grader 8 W/cm² (18 graders stigning) 55 grader 50 grader 45 grader 42 grader 37 grader 10 W/cm 42 grader 10 grader 42 grader 42 grader 42 grader grader 33 grader 12 W/cm² (26 graders stigning) 47 grader 42 grader 37 grader 34 grader 29 grader
10 % svovlsyre Bulk temperatur 45 grader 8 W/cm 2 18 grad stigning 63 grader overflade Sikker bulk grænse 45 grader - marginal for standard galvaniseringsbad. Reduktion af watt-tætheden til 6 W/cm^2 (14 graders stigning, overflade 59 grader) resulterer i en sikker bulkgrænse på 49 grader, derfor er 45 grader fint til seks-måneders udskiftning.

Designændringer for at forbedre livet ud over seks måneder
Hvis galvaniseringsforholdene kræver en 1,2 mm 316 kappe og en seks måneders levetid ikke er nok, kan der foretages tre modifikationer for at forlænge levetiden. Den første er at bruge en længere varmelegeme for at nedbringe watt-tætheden. Ved at falde fra 8 W/cm² til 4 W/cm² reduceres overfladetemperaturstigningen fra 18 grader til 10 grader, hvorved man trapper ned fra 6-måneders regimet til 1-2 års regimet. Den anden justering er at fremme cirkulation af syre hen over varmelegemets overflade. Turbulent flow vil begrænse overfladetemperaturstigningen med 40 til 60 procent, hvilket holder kappen koldere. Den tredje forbedring er at introducere en korrosionsinhibitor Kommercielle inhibitorer til svovlsyre kan reducere korrosionshastigheden med 50 til 80 procent. Til pletteringsbade, der bruger 12-15% svovlsyre ved 45-50 grader, bør ingeniører opgradere til en højere legering såsom Alloy 20 eller Alloy 825. Disse materialer udviser passiv adfærd i fortyndet svovlsyre op til 80 grader, hvilket øger levetiden til 5-10 år. Angiv altid syrekoncentration, bulktemperatur og påkrævet udskiftningsperiode, når du specificerer varmelegemer til galvaniseringsservice. En producent, der angiver 316 for 15 % svovlsyre ved 50 grader uden at give en estimeret levetid for udstyret, handler ikke ansvarligt. Den forudsigelige funktion af syrekoncentration, bulktemperatur og watt-densitet giver mulighed for pålidelig prognose for varmeapparatets levetid og planlægning af vedligeholdelse i galvaniseringsprocesser. Seks måneders udskiftningstærskel for en 1,2 mm 316 kappe er