Bagi jurutera proses kimia yang menentukan pemanas rendaman elektrik untuk perkhidmatan asid hidroklorik dalam penjerukan logam, pelarasan pH dan sistem penjanaan semula, keluli tahan karat 316 biasanya dianggap sebagai bahan marginal. Asid hidroklorik sangat mengurangkan dan agresif, mengandungi ion klorida yang secara aktif menyerang filem pasif pada keluli tahan karat. Tidak seperti asid sulfurik atau nitrik, tiada julat kepekatan di mana 316 mempamerkan rintangan yang benar-benar baik. Walau bagaimanapun, dalam penyelesaian yang sangat cair pada suhu sederhana, 316 mungkin memberikan hayat perkhidmatan yang boleh diterima untuk-aplikasi yang tidak kritikal. Ketebalan dinding sarung menentukan masa yang diperlukan untuk pitting untuk menembusi dari permukaan luar ke dinding dalam. Artikel ini mengenal pasti kepekatan asid hidroklorik khusus pada 50 darjah di mana sarung 1.2 mm 316 mengalami penembusan pitting dalam masa 500 jam operasi berterusan pada ketumpatan watt industri biasa.
Tingkah Laku Mengadu Keluli Tahan Karat 316 dalam Asid Hidroklorik Cair
Dalam asid hidroklorik, kakisan 316 dicirikan oleh pitting dan bukannya penipisan seragam. Sebaik sahaja lubang bermula pada kecacatan permukaan, kemasukan, atau kawasan kelemahan filem pasif, ia merambat dengan cepat disebabkan sifat autokatalitik serangan klorida. Potensi pitting kritikal 316 dalam larutan klorida berkurangan apabila kedua-dua suhu dan kepekatan klorida meningkat. Pada 50 darjah, kepekatan klorida kritikal untuk permulaan pitting adalah lebih kurang 50–100 ppm (0.005–0.01% HCl). Di bawah ambang ini, pitting jarang berlaku dan kadar kakisan am adalah di bawah 0.05 mm setahun. Di atas ambang ini, pitting menjadi berkemungkinan, dan kadar perambatan pit meningkat secara mendadak dengan kepekatan klorida. Untuk sarung dinding 1.2 mm, masa untuk penembusan didominasi oleh kadar perambatan lubang sebaik sahaja permulaan berlaku. Kadar pembiakan pada julat 50 darjah dari 0.01 mm sejam dalam 0.1% HCl hingga 0.10 mm sejam dalam 1% HCl. Pada 0.5% HCl, kadar perambatan adalah kira-kira 0.03-0.05 mm sejam, bermakna dinding 1.2 mm akan menembusi dalam 24-40 jam selepas permulaan lubang. Menambah masa aruhan 100–500 jam untuk permulaan lubang menghasilkan jumlah hayat perkhidmatan 120–540 jam, bergantung pada kualiti permukaan dan tegasan sisa.
Kepekatan Kritikal untuk Hayat Perkhidmatan 500 Jam
Berdasarkan ujian rendaman sampel sarung swaged 316 pada 50 darjah dengan kemasan permukaan tipikal pemanas komersial, hayat perkhidmatan berikut diperhatikan. Pada 0.05% HCl (500 ppm klorida), permulaan pitting memerlukan kira-kira 800–1,200 jam, dan penyebaran perlahan pada 0.005 mm sejam. Sarung 1.2 mm akan bertahan 1,000–1,500 jam keseluruhan. Pada 0.10% HCl, masa permulaan turun kepada 400–600 jam dengan penyebaran pada 0.010–0.015 mm sejam, memberikan jumlah 500–800 jam. Pada 0.15% HCl, permulaan berlaku dalam masa 200-300 jam, penyebaran pada 0.020-0.025 mm sejam, jumlah hayat 300-500 jam. Pada 0.20% HCl, permulaan mengambil masa 100–200 jam, penyebaran pada 0.030–0.040 mm sejam, jumlah hayat 150–300 jam. Kepekatan kritikal untuk hayat perkhidmatan 500 jam adalah lebih kurang 0.12–0.14% HCl. Pada atau di bawah kepekatan ini, sarung 1.2 mm 316 mempunyai kebarangkalian munasabah untuk bertahan 500 jam operasi berterusan. Di atas kepekatan ini, jangka hayat menurun di bawah 500 jam. Nilai ini mengandaikan ketumpatan watt 5–8 W/cm², yang meningkatkan suhu permukaan sarung kepada kira-kira 55–60 darjah . Pada ketumpatan watt yang lebih tinggi, suhu permukaan yang tinggi mengurangkan kepekatan kritikal lagi.
Matriks Kepekatan dan Ketebalan Dinding untuk Perkhidmatan Asid Hidroklorik
Jadual berikut menyediakan 316 ketebalan dinding sarung yang disyorkan untuk perkhidmatan asid hidroklorik pada 50 darjah berdasarkan hayat perkhidmatan sasaran. Nilai mengandaikan ketumpatan watt 5–8 W/cm² dan kemasan permukaan swaged biasa.
| Kepekatan HCl | Kepekatan Klorida (ppm) | Kadar Pembiakan Lubang Jangkaan pada 50 darjah | Ketebalan Dinding Minimum 316 untuk Hayat 500 Jam | Ketebalan Dinding Minimum untuk Hayat 1,000 Jam | Syor |
|---|---|---|---|---|---|
| Di bawah 0.05% | Di bawah 500 ppm | Di bawah 0.005 mm/jam | 0.8 mm | 1.0 mm | 316 boleh diterima untuk perkhidmatan terputus-putus |
| 0.05 – 0.10% | 500 – 1,000 ppm | 0.005 – 0.015 mm/jam | 1.0 mm | 1.6 mm | 316 marginal; mengharapkan umur yang singkat |
| 0.10 – 0.15% | 1,000 – 1,500 ppm | 0.015 – 0.025 mm/jam | 1.2 mm | 2.0 mm | 316 tidak disyorkan untuk perkhidmatan berterusan |
| 0.15 – 0.20% | 1,500 – 2,000 ppm | 0.025 – 0.040 mm/jam | 1.6 mm | 2.5 mm | Gunakan titanium atau tantalum |
| 0.20 – 0.50% | 2,000 – 5,000 ppm | 0.040 – 0.100 mm/jam | Tidak boleh dilaksanakan | Tidak boleh dilaksanakan | Titanium diperlukan |
| Melebihi 0.50% | Di atas 5,000 ppm | Di atas 0.100 mm/jam | Tidak sesuai | Tidak sesuai | Gunakan pemanasan bukan{0}}logam |
Untuk sebarang kepekatan asid hidroklorik melebihi 0.15% pada 50 darjah, keluli tahan karat 316 adalah pilihan yang tidak baik tanpa mengira ketebalan dinding. Kadar perambatan lubang terlalu cepat, dan risiko penembusan secara tiba-tiba tanpa amaran adalah tinggi. Titanium (Gred 2 atau Gred 7) mempunyai rintangan yang sangat baik untuk mencairkan asid hidroklorik sehingga kepekatan 1% pada 50 darjah, dengan kadar kakisan di bawah 0.01 mm setahun. Tantalum diperlukan untuk kepekatan atau suhu yang lebih tinggi. Apabila menentukan pemanas untuk perkhidmatan asid hidroklorik di mana 316 sedang dipertimbangkan, jurutera harus memerlukan ujian kupon kakisan menggunakan asid proses sebenar dan sampel bahan sarung pada suhu permukaan yang dijangkakan. Data yang diterbitkan memberikan anggaran, tetapi{14}}ketulenan asid dunia dan kawalan suhu nyata mempengaruhi tingkah laku mengadu. Kos kegagalan pemanas tunggal dalam asid hidroklorik-termasuk pencemaran ion logam bagi penyelesaian proses-biasanya melebihi kos peningkatan kepada titanium. Untuk kepekatan melebihi 0.1% pada 50 darjah , syor kejuruteraan yang bertanggungjawab adalah untuk mengelakkan 316 sepenuhnya.
