Hooldusinseneride jaoks, kes vastutavad puhaste{0}}paigal-süsteemide eest jookide töötlemisel, piimatoodete ja toiduainete tootmisel, kasutatakse sidrunhapet laialdaselt katlakivieemaldus- ja puhastusainena. Tüüpilistes CIP-lahustes kasutatakse 1–3% sidrunhapet temperatuuril 70–85 °C. 1,2 mm 316 roostevabast terasest ümbris on nende kütteseadmete jaoks tavaline kiire termilise reaktsiooni ja ruumipiirangute tõttu CIP libisemistes. Sidrunhappe kontsentratsiooni ja vattide tihedusest tuleneva kõrgendatud ümbrise pinnatemperatuuri spetsiifiliste kombinatsioonide korral võib kiirendatud üldine korrosioon lühendada kasutusiga üheksa kuuni või alla selle. See artikkel määrab kindlaks täpsed künnised, mille puhul sidrunhappe CIP-teenuse puhul tuleb 1,2 mm 316 kestat iga üheksa kuu tagant vahetada.
316 korrosioonikäitumine sidrunhappes kõrgendatud temperatuuridel
Sidrunhape on nõrk orgaaniline hape, mis on vähem agressiivne kui mineraalhapped, kuid kõrgel temperatuuril võib see siiski põhjustada roostevaba terase 316 olulist korrosiooni. Erinevalt väävel- või vesinikkloriidhappest ei põhjusta sidrunhape täppide moodustumist, vaid pigem ühtlast üldist korrosiooni. Kui kontsentratsioon on alla 5% temperatuuril alla 70 °C, on 316 korrosioonimäär alla 0,05 mm aastas. Temperatuuri tõustes järgib korrosioonikiirus Arrheniuse seost. 80°C juures on määr 2% sidrunhappes ligikaudu 0,1–0,2 mm aastas. 90°C juures ulatub 0,3–0,6 mm aastas. 100°C juures ületavad määrad 1 mm aastas. 1,2 mm ümbrise minimaalne konstruktsioonipaksus rõhu piiramiseks on ligikaudu 0,5 mm. Korrosiooni läbitungimine 0,7 mm (1,2 mm kuni 0,5 mm) toimub 9 kuu jooksul korrosioonikiirusega 0,93 mm aastas. Üheksa kuu asenduslävi saavutatakse, kui sidrunhappe kontsentratsiooni ja kesta pinnatemperatuuri kombinatsioon tekitab ligikaudu 0,8–1,2 mm korrosioonikiiruse aastas.
Kriitilised künnised üheksa{0}}kuu kasutuseaks
Tuginedes 316 proovi sukeldamistestile sidrunhappe lahustes joogi CIP-teenuse jaoks asjakohastel temperatuuridel, annavad järgmised happekontsentratsiooni ja ümbrise pinna temperatuuri kombinatsioonid üheksa{1}}kuulise maksimaalse kasutusea 1,2 mm seinale.
| Sidrunhappe kontsentratsioon (massi%) | Lahuse temperatuur | Katte pinnatemperatuur 8 W/cm² (tõus 20 °C) | Eeldatav korrosioonikiirus pinnatemperatuuril | Aeg vähendada 1,2 mm kuni 0,5 mm | Kasutusiga kuni asendamiseni |
|---|---|---|---|---|---|
| 1% | 75 °C | 95°C | 0,20 – 0,35 mm/aastas | 2,0-3,5 aastat | 2,5-4 aastat |
| 1% | 80°C | 100°C | 0,35 – 0,60 mm/aastas | 1,2-2,0 aastat | 1,5-2,5 aastat |
| 1% | 85°C | 105 °C | 0,60 – 1,00 mm/aastas | 0,7-1,2 aastat | 0,9-1,5 aastat |
| 2% | 70 °C | 90°C | 0,20 – 0,35 mm/aastas | 2,0-3,5 aastat | 2,5-4 aastat |
| 2% | 75 °C | 95°C | 0,35 – 0,60 mm/aastas | 1,2-2,0 aastat | 1,5-2,5 aastat |
| 2% | 80°C | 100°C | 0,60 – 1,00 mm/aastas | 0,7-1,2 aastat | 0,9-1,5 aastat |
| 2% | 85°C | 105 °C | 1,00 – 1,50 mm/aastas | 0,5-0,7 aastat | 0,6-0,9 aastat |
| 3% | 65°C | 85°C | 0,20 – 0,35 mm/aastas | 2,0-3,5 aastat | 2,5-4 aastat |
| 3% | 70 °C | 90°C | 0,35 – 0,60 mm/aastas | 1,2-2,0 aastat | 1,5-2,5 aastat |
| 3% | 75 °C | 95°C | 0,60 – 1,00 mm/aastas | 0,7-1,2 aastat | 0,9-1,5 aastat |
| 3% | 80°C | 100°C | 1,00 – 1,50 mm/aastas | 0,5-0,7 aastat | 0,6-0,9 aastat |
| 4% | 60°C | 80°C | 0,25 – 0,40 mm/aastas | 1,8-2,8 aastat | 2-3,5 aastat |
| 4% | 65°C | 85°C | 0,40 – 0,70 mm/aastas | 1,0-1,8 aastat | 1,2-2 aastat |
| 4% | 70 °C | 90°C | 0,70 – 1,20 mm/aastas | 0,6-1,0 aastat | 0,8-1,2 aastat |
| 4% | 75 °C | 95°C | 1,20 – 2,00 mm/aastas | 0,4-0,6 aastat | 0,5-0,7 aastat |
Joogi CIP-süsteemi puhul, mis kasutab 2% sidrunhapet 80 °C puistetemperatuuril ja 1,2 mm ümbrisega 8 W/cm², ulatub ümbrise pind ligikaudu 100 °C-ni. Eeldatav korrosioonikiirus on 0,6–1,0 mm aastas, vähendades 1,2 mm seina 0,7–1,2 aastaga 0,5 mm-ni. Üheksa{14}}kuuline asendus on sobiv. Puistetemperatuuri alandamine 75 °C-ni alandab pinnatemperatuuri 95 °C-ni, vähendab korrosioonikiirust 0,35–0,60 mm-ni aastas ja pikendab eluiga 1,5–2,5 aastani.
Ohutu kasutusümbrik üheksa{0}}kuu asendusgraafikuks
Järgmises tabelis on esitatud maksimaalne ohutu sidrunhappe temperatuur 1,2 mm 316 kesta jaoks erinevate vattihedustega, et saavutada vähemalt üheksakuuline kasutusiga, enne kui seina vähendamine 0,5 mm-ni vajab asendamist.
| Vattide tihedus (temperatuuri tõus) | Maksimaalne mahutemperatuur 1% sidrunhappe jaoks | Maksimaalne mahutemperatuur 2% sidrunhappe jaoks | Maksimaalne mahutemperatuur 3% sidrunhappe jaoks | Maksimaalne mahutemperatuur 4% sidrunhappe jaoks |
|---|---|---|---|---|
| 4 W/cm² (tõus 10 °C) | 88°C | 83 °C | 78 °C | 73 °C |
| 6 W/cm² (tõus 15 °C) | 83 °C | 78 °C | 73 °C | 68°C |
| 8 W/cm² (tõus 20 °C) | 78 °C | 73 °C | 68°C | 63 °C |
| 10 W/cm² (tõus 25 °C) | 73 °C | 68°C | 63 °C | 58 °C |
| 12 W/cm² (tõus 30 °C) | 68°C | 63 °C | 58 °C | 53 °C |
Tüüpilise joogi CIP-süsteemi puhul, mis kasutab 2% sidrunhapet 80°C puistetemperatuuril ja 8 W/cm² (tõus 20°C, pind 100°C), on ohutu mahupiirang 73°C. Temperatuuril 80°C ületab kütteseade ohutu piiri ja üheksa{9}kuuline kasutusiga ei ole garanteeritud. Vattide tiheduse vähendamine 4 W/cm² (10°C tõus, 90°C pind) annab ohutuks mahupiiranguks 83°C, mis teeb üheksakuuliseks asendamiseks vastuvõetavaks 80°C.
Disaini muudatused, et pikendada eluiga üle üheksa kuu
Kui joogi CIP tingimused nõuavad 1,2 mm 316 kesta ja üheksa kuu pikkust -kuust ei piisa, võivad kolm muudatust kasutusiga pikendada. Esimene on vattiheduse vähendamine pikema küttekeha kasutamisega. Vähendamine 8 W/cm²-lt 4 W/cm²-le alandab pinnatemperatuuri tõusu 20 °C-lt 10 °C-le, liikudes 9-kuu režiimilt 1,5–2,5 aasta režiimile. Teine modifikatsioon on piirata sidrunhappega kokkupuute aega, kasutades kütteseadet ainult kuumutamise ajal, mitte retsirkulatsiooni ajal. 24 tunni asemel ööpäevas 2 tundi töötav küttekeha kestab kalendris 12 korda kauem. Kolmas modifikatsioon on korrosiooniinhibiitori lisamine. Kaubanduslikud sidrunhappe inhibiitorid võivad vähendada korrosioonikiirust 40–60%. CIP-süsteemide puhul, mis nõuavad 3–4% sidrunhapet temperatuuril 80–85 °C ja pidevas töös, peaksid insenerid kasutama kõrgemat sulamit, näiteks sulamit 825 või titaani. Need materjalid säilitavad sidrunhappes kuni 100°C temperatuuridel korrosioonikiiruse alla 0,05 mm aastas. Jookide CIP-teenuse soojendite määramisel esitage alati täpne sidrunhappe kontsentratsioon, mahutemperatuur, eeldatav töötsükkel ja soovitud asendusintervall. Tootja, kes soovitab 316 3% sidrunhappe jaoks temperatuuril 85 °C, ilma eeldatavat kasutusiga arutamata, ei anna vastutustundlikke juhiseid. Sidrunhappe CIP-teenuse 1,2 mm 316 kesta üheksakuuline asendamislävi on kontsentratsiooni, mahutemperatuuri ja vattiheduse prognoositav funktsioon, mis võimaldab täpselt prognoosida küttekeha eluiga ja jookide töötlemisel hoolduse planeerimist.
