Når patronvarmere møder ætsende miljøer: Overlevelsesvejledning for materialevalg

Kemisk eksponering nedbryder varmeelementer hurtigere end praktisk talt nogen anden driftsfaktor, men materialevalg får generelt kun et overfladisk udseende under specifikation. Ideen om, at rustfrit stål slet ikke korroderer, fører til dyre fejl i kemiske fabrikker, fødevareforarbejdningsanlæg og endda fabrikker, der ser sikre ud. At vide, hvordan forskellige metaller reagerer på visse kemiske problemer, er det, der får noget udstyr til at holde i årevis, mens andet skal udskiftes hver måned.

Kloridforhold er de mest udbredte og farlige steder for korrosion. Saltluft langs kysten, rengøringskemikalier i fødevarefaciliteter og proceskemikalier i den kemiske industri tilføjer alle chloridioner, der angriber almindeligt 304 rustfrit stål ved grubetæring og spændingskorrosion. Processen starter med, at klorid kommer igennem det passive oxidlag, der afskærmer rustfrit stål. Dette efterfølges af lokaliseret syreproduktion, der hurtigt tærer på grundmetallet. Når pitting starter, accelererer angrebet, fordi pit genererer et miljø med lavt iltindhold og højt indhold af syre, hvilket tilskynder til mere angreb.

Sammenlignet med almindeligt rustfrit stål er Incoloy 800 og 840 legeringer meget bedre til at modstå klorid. Disse nikkel-jern-chromlegeringer holder deres passive lag stabile på steder, hvor 304 rustfrit stål ville bryde ned. Oxidstrukturer, der er mere modstandsdygtige, fremstilles ved at tilføje yderligere nikkel, hvilket normalt er 30-35%. At have kromniveauer på omkring 20% ​​giver dig yderligere beskyttelse. Incoloy er ikke kun et godt valg til steder med meget klorideksponering, herunder maritime miljøer, betydelig saltforbrug eller kemisk behandling. Det er nødvendigt.

Der skal tænkes på forskellige materialer i sure situationer. Forskellige syrer, såsom svovlsyre, saltsyre og forskellige organiske syrer, angriber metaller på forskellige måder. Svovlsyre får ting til at opløse generelt og gør brint skørt. Saltsyre nedbryder aggressivt beskyttende oxider. Korrosionshastigheder ændrer sig meget med koncentration og temperatur. For eksempel kan fortyndede syrer ved stuetemperatur være fine, mens koncentrerede eller opvarmede syrer har brug for specielle legeringer eller beskyttende belægninger.

Ætsende miljøer er ikke særlig udbredte i almindelig produktion, men de sker, mens de renser eller udfører nogle kemiske processer. Aluminium og forskellige rustfrit stål beskadiges af natriumhydroxid- og kaliumhydroxidopløsninger ved kaustisk revnedannelse. Incoloy er også god til disse anvendelser, da legeringer med højt nikkelindhold er meget modstandsdygtige over for kaustisk angreb. Men du er nødt til at kontrollere den nøjagtige koncentration og temperatur af ætsningen mod korrosionstabeller, fordi angrebshastigheden stiger hurtigt over specificerede niveauer.

Atmosfærisk korrosion, som ofte ikke får tilstrækkelig kredit, nedbryder langsomt varmekapperne på fabrikker. Forbrændingsprocesser frigiver svovldioxid, køling eller kemiske operationer frigiver ammoniakdampe, og forskellige organiske dampe genererer ætsende belægninger på metaloverflader. Korrosion på ydersiden af ​​kappen gør væggen tyndere, hvilket i sidste ende fører til huller, der slipper procesvæske ind eller strøm lække ud. Regelmæssig kontrol af de udvendige overflader finder denne skade, før den fører til et større nedbrud.

Indvendig rust, selvom det er sværere at se, er lige så slemt. Procesvæsker, der kommer ind gennem terminaltætninger eller kappebrud, kommer i kontakt med modstandselementet og magnesiumoxidisoleringen. Vand, vandige opløsninger eller dampe, der kan kondenseres til en væske, bliver ætsende, når de opvarmes. Når det er tørt, er magnesiumoxid en fantastisk varmeleder og elektrisk isolator. Men når det kommer i kontakt med ioniske opløsninger, bliver det ledende. Denne interne forurening forårsager jordfejl, mærkelige modstandsværdier og uventede fejl.

Terminalbeskyttelse går ud over blot kappen, når det kommer til valg af materialer. Epoxytætninger, Teflon-ledninger og silikonegummistøvler beskytter de steder, hvor kappebeskyttelsen slutter. Disse dele skal være i stand til at håndtere kemikalierne i deres omgivelser, samtidig med at de er fleksible og ikke slipper elektricitet igennem. I barske kemiske miljøer svigter terminalenden generelt før den opvarmede del. Det betyder, at det er lige så vigtigt at vælge den rigtige kappelegering som at forsegle den ordentligt.

Når almindelige legeringer ikke virker eller ikke er omkostningseffektive-, er beskyttende belægninger en mulighed. Forskellige typer belægninger, såsom keramik, polymerer og metaller, kan beskytte mod visse stoffer. Men belægninger kommer også med deres egne problemer, såsom termisk ekspansionsmismatch, pinhole-fejl og skader under installationen. Du skal være meget forsigtig med coatede varmeapparater, og de kan have brug for yderligere trin for at udskifte dem. Det afhænger af applikationens karakteristika og evnen til at holde den opdateret, om der skal bruges coatede varmelegemer eller forbedrede basismaterialer.

At teste for kemisk kompatibilitet kan virke som en uklarhed-, men folk forsømmer det ofte, fordi de mangler tid eller tror, ​​de ved, hvad "standardmaterialer" er. Nedsænkningstestning af potentielle materialer i faktiske procesvæsker, ved arbejdstemperaturer og med termisk cykling, viser fejl, som laboratoriemålinger kunne gå glip af. Procesvæsker har ofte små mængder urenheder, oxidationsprodukter, der ikke var planlagt til, eller ændrede sammensætninger, der ændrer, hvor ætsende de er. Test i den virkelige verden, selv i enklere former, forhindrer produktionsudstyr i at gå i stykker og koste mange penge.

De samlede ejeromkostninger påvirkes af korrosion over tid, hvilket påvirker økonomien i materialevalg. Det er klart, at en varmelegeme, der koster dobbelt så meget, men holder fem gange så længe, ​​er en bedre aftale. Men denne vurdering skal tage højde for udgifterne til installation, forsinkelse, muligt produkttab og de sikkerhedsrisici, der følger med uventede fejl. Smart indkøb ser på mere end blot prisen på varen. Den ser også på omkostningerne i hele varens levetid.

Miljøregler gør det også sværere at vælge materialer. Visse anvendelser, såsom fødevarekontakt og medicinsk udstyr, tillader kun visse legeringer og overfladebehandlinger. Terminaldele og interne materialer påvirkes af RoHS-overholdelse og sammenlignelige regler. Disse regler gør det sværere at vælge materialer, men de gør det også indlysende, hvilke der er okay at bruge.