Untuk larutan asid hidrofluorik (HF) 20% pada 40–60 darjah, halaju aliran maksimum yang dibenarkan untuk mengekalkan hakisan dinding PFA 2 mm di bawah 0.1 mm/tahun ialah 1.5–2.0 m/s. Tidak seperti buburan pasir silika, HF sendiri tidak mengandungi zarah pepejal; ia adalah cecair. Hakisan daripada cecair tulen (tanpa pepejal) boleh diabaikan tanpa mengira halaju kerana tiada zarah yang menjejaskan permukaan. Kebimbangan adalah hakisan daripadazarah pepejalyang mungkin terdapat dalam larutan HF (cth, fluorida logam, silika daripada pelarutan kaca). Jika HF bersih (tiada pepejal), halaju aliran boleh sehingga 5 m/s tanpa hakisan yang boleh diukur. Jika HF mengandungi pepejal terampai (biasa dalam mandi penjerukan di mana fluorida logam memendakan), kadar hakisan mengikut peraturan yang sama seperti mana-mana buburan yang melelas (lihat Artikel #72). Untuk HF 20% bersih, hadnya bukan hakisan tetapi resapan kimia. Untuk HF dengan pepejal, hadkan halaju kepada 1.5–2.0 m/s untuk hakisan 0.1 mm/tahun.
Hakisan lwn. Peresapan Kimia dalam Perkhidmatan HF
| Parameter | Bersih 20% HF (tiada pepejal) | 20% HF + 1% pepejal (cth, CaF₂, MgF₂) |
|---|---|---|
| Mekanisme degradasi yang dominan | Peresapan (kimia) | Hakisan + resapan |
| Kadar resapan (2 mm, 60 darjah ) | 0.5–1.0 g/m²·hari | 0.5–1.0 g/m²·hari (tidak berubah) |
| Kadar hakisan pada 2 m/s (mm/tahun) | <0.01 (negligible) | 0.08–0.12 |
| Kadar hakisan pada 3 m/s | <0.01 | 0.20–0.30 |
| Kadar hakisan pada 4 m/s | <0.01 | 0.40–0.60 |
| Halaju maksimum untuk hakisan 0.1 mm/tahun | >10 m/s | 1.8–2.2 m/s |
Hakisan Zarah dalam Mandian Penjerukan HF
Dalam penjerukan keluli dengan HF (untuk keluli tahan karat), mandian mengandungi besi terlarut dan kromium fluorida. Sesetengah mungkin memendakan sebagai zarah halus (1–10 µm). Zarah ini boleh menghakis PFA pada halaju tinggi. Kadar hakisan untuk zarah 5 µm adalah lebih rendah daripada zarah 100 µm (lihat Artikel #72). Untuk zarah sub-10 µm, kadar hakisan ialah 0.01–0.05 mm/tahun pada 2 m/s – boleh diabaikan. Untuk zarah yang lebih besar (dari skala hulu atau pencemaran kaca), hakisan boleh menjadi ketara.
Halaju Maksimum untuk HF Bersih (Tiada Pepejal)
| Kepekatan HF | Suhu (darjah) | Pakaian Dominan | Halaju Maks (m/s) | Faktor Penghad |
|---|---|---|---|---|
| 20% | 40 | resapan | Tiada had (peresapan bebas daripada halaju) | Ketebalan dinding |
| 20% | 60 | resapan | Tiada had | Ketebalan dinding |
| 20% | 80 | resapan | Tiada had | Ketebalan dinding (kakisan) |
| 30% | 60 | resapan | Tiada had | - |
| 50% | 60 | resapan | Tiada had | - |
Untuk HF bersih, halaju tidak menjejaskan resapan. Peresapan didorong oleh kecerunan kepekatan, bukan kelajuan aliran. Jadi pemanas boleh beroperasi pada sebarang halaju (sehingga 5–10 m/s) tanpa haus yang menghakis.
Halaju Maksimum untuk HF dengan Pepejal Terampai
| Jenis Zarah | Saiz Zarah (µm) | Kepekatan (wt%) | Halaju Maks untuk 0.1 mm/tahun (m/s) | Nota |
|---|---|---|---|---|
| CaF₂ (lembut) | 10–50 | 0.5% | 3.5–4.0 | Hakisan rendah |
| CaF₂ | 100–200 | 0.5% | 2.0–2.5 | Sederhana |
| Silika (kaca) | 10–50 | 0.1% | 2.0–2.5 | Zarah keras |
| silika | 100–200 | 0.1% | 1.2–1.5 | Hakisan tinggi |
| Fluorida logam (campuran) | 5–30 | 1% | 2.5–3.0 | Biasa untuk mandian jeruk |
Contoh Medan
Talian penjerukan keluli tahan karat menggunakan 20% HF pada 55 darjah dengan 0.5–1% fluorida logam terampai (5–20 µm). Pemanas PFA (dinding 2 mm) dikendalikan pada halaju aliran 3 m/s. Selepas 2 tahun, ketebalan dinding diukur pada 1.7 mm (hakisan 0.15 mm/tahun - melebihi sasaran 0.1 mm). Loji itu mengurangkan halaju aliran kepada 2 m/s. Hakisan menurun kepada 0.08 mm/tahun. Loji itu juga memasang tangki pengendapan untuk mengeluarkan pepejal, mengurangkan kepekatan kepada 0.2%. Pada 2 m/s dan 0.2% pepejal, hakisan adalah<0.05 mm/year.
Pengesanan Hakisan dalam Perkhidmatan HF
Pengukuran ketebalan ultrasonik(lihat Artikel #46) setiap 6 bulan.
Pemeriksaan visual: HF mungkin tidak meninggalkan tanda yang kelihatan pada PFA (tiada perubahan warna). Ukur ketebalan.
Semak untuk mengadu: HF sering menyebabkan pitting, bukan hakisan seragam. Cari lubang kecil (diameter 0.5–2 mm).
Cadangan Reka Bentuk untuk Perkhidmatan HF
| Jenis HF | Kelajuan Maks yang disyorkan | Ketebalan Dinding | Selang Pemeriksaan |
|---|---|---|---|
| HF bersih (tiada pepejal) | Tiada had (sehingga 5 m/s) | 2.0 mm | Setiap 2 tahun (penembusan) |
| HF dengan<0.5% soft solids | 2.5 m/s | 2.0–2.5 mm | setiap tahun |
| HF dengan 0.5–1% pepejal lembut | 2.0 m/s | 2.5 mm | Setiap 6 bulan |
| HF with >1% pepejal lembut | 1.5 m/s | 3.0 mm | Setiap 6 bulan |
| HF dengan sebarang pepejal keras (silika) | 1.0–1.5 m/s | 3.0 mm | Setiap 3 bulan |
Kesimpulan: Untuk Bersih 20% HF, Halaju Bukan Kebimbangan Hakisan; Untuk HF dengan Pepejal, Hadkan kepada 1.5–2.0 m/s
Untuk larutan HF 20% bersih (tiada pepejal terampai), halaju aliran maksimum yang dibenarkan untuk dinding PFA 2 mm tidak dihadkan oleh hakisan; walaupun pada 10 m/s, hakisan boleh diabaikan (<0.01 mm/year). The dominant failure mode is chemical permeation, which is independent of velocity. For HF containing suspended solids (metal fluorides, silica), erosion becomes significant. To keep erosion below 0.1 mm/year, limit flow velocity to 1.5–2.0 m/s for typical solids concentrations (0.5–1%). The presence of solids is the key factor. Clean HF is safe at high velocity. Dirty HF requires slower flow. Filter out solids, or slow down your pump. Your heater's thickness depends on it. Measure, filter, control. In HF, erosion is not from the acid itself, but from what it carries. Clean your acid, protect your heater. Your wall will thank you.
