Roostevabast terasest marineerimisliin asendas kahe aasta jooksul kolmanda 316-liitrise sukelsoojendi. Kõik küttekehad ebaõnnestusid samamoodi-, tekitades korrosiooni piki keevisõmblusi ja vedelikutoru, millele järgnesid läbi-seina lekked, mis saastasid vanni. Söötmislahus oli lämmastik- ja vesinikfluoriidhappe segu temperatuuril 55 kraadi, keemia, mida roostevaba teras 316L ei ole ette nähtud käsitsema. Hooldusmeeskond oli eeldanud, et roostevaba teras on piisav, kuna vann oli "lihtsalt hape". Ebaõnnestumised tõestasid vastupidist.
Roostevaba teras 316L on vaikematerjal paljudes sukelkütteseadmete rakendustes. See on odav, kergesti kättesaadav ja vastupidav paljudele kergetele kemikaalidele. Kuid segahappega marineerimisel-on vale valik, eriti need, mis sisaldavad vesinikfluoriidhapet, kloriide või suures kontsentratsioonis redutseerivaid happeid – 316L. Vaatamata madalamale soojusjuhtivusele ja kõrgematele kuludele tagab PTFE kasutusiga, millele roostevaba teras ei suuda vastata.
Miks 316L segahappega marineerimisel ebaõnnestub?
Roostevaba teras 316L toetub korrosioonikindluse tagamiseks passiivsele kroomoksiidkilele. Kile on stabiilne oksüdeerivates keskkondades ja paljudes pehmetes hapetes. See laguneb konkreetsete agressiivsete liikide juuresolekul.
Vesinikfluoriidhape on kõige kahjulikum. Fluoriioonid ründavad passiivset kilet otse, takistades selle ümberkujunemist. Kui kile on purunenud, korrodeerub selle all olev metall kiiresti. Korrosioon on pigem lokaalne-, kui ühtlane. Kütteseade võib väikesel alal kaotada seina paksuse ja ebaõnnestuda, samal ajal kui ülejäänud kest näeb välja terve.
Kloriidid põhjustavad sarnaseid kahjustusi, kuigi mehhanism on erinev. Kloriidiioonid tungivad nõrkades kohtades läbi passiivse kile ja tekitavad süvendite tekkimist. Kaevud süvenevad ja võivad läbi seina tungida. Segalämmastik-vesinikfluoriidhapetega marineerimisvannid sisaldavad mõlemat liiki ja kombinatsioon on agressiivsem kui kumbki eraldi.
| Keemia | 316L korrosioonikiirus | Esmane ründerežiim | Eeldatav kasutusiga | PTFE sobivus |
|---|---|---|---|---|
| 10% lämmastikhapet, 50 kraadi | <0.1 mm/year | Ühtlane, mahe | >10 aastat | Hea |
| 10% lämmastik + 2% HF, 50 kraadi | 1,0–5,0 mm/aastas | Punktide lõikamine, keevisõmblus | 3-10 kuud | Suurepärane |
| 15% lämmastik + 3% HF, 55 kraadi | 3,0–10,0 mm/aastas | Tõsine süvend | 1-4 kuud | Suurepärane |
| 20% HCl, 60 kraadi | 5,0–15,0 mm/aastas | Torud, pragu | <2 months | Suurepärane |
| 10% väävelhapet + 2% HF, 60 kraadi | 2,0–8,0 mm/aastas | Keevis{0}}liini rünnak | 2-8 kuud | Suurepärane |
316L roostevaba terase korrosioonikiirused segahappega peitsimisel võrreldes PTFE sobivusega
Keevis{0}}liini haavatavus
Roostevabast terasest sukelsoojendid valmistatakse keevisliidetega -keevis-äärikuga-, kest-klemmiga- ja mõnikord ka pikisuunaliste keevisõmblustega. Keevitusprotsess muudab metallurgiat kuumusest{6}}mõjutatud tsoonis, luues alasid, mis on vähem korrosioonikindlad kui mitteväärismetall.
Segahappega peitsimisel on keevisliinid esimesed tõrked. Kuum{1}}mõjutatud tsoonis võib olla karbiidisademete tõttu vähenenud kroomisisaldus või sellel võivad olla lõhenemist soodustavad jääkpinged. Fluori- ja kloriidioonid ründavad eelistatavalt neid nõrgestatud piirkondi.
PTFE sukelsoojenditel ei ole niisutatud alal keevisliine. Kate on pidev polümeeri ekstrusioon või vormimine ning äärikühendus on pigem mehaaniliselt tihendatud või keemiliselt ühendatud kui keevitatud. See kõrvaldab keevisõmblusliini haavatavuse, mis piirab roostevaba terase kasutusiga agressiivsetes peitsimiskeemias.
Soojusülekande ja suuruse vahetus{0}}
Roostevaba terase 316L soojusjuhtivus on ligikaudu 16 W/m·K-, mis on ligikaudu 64 korda kõrgem kui PTFE-l. Roostevabast terasest küttekeha võib töötada 3–5 W/cm² ilma ülekuumenemiseta, samas kui PTFE küttekeha on enamikus peitsimisvannides piiratud 1,0–1,5 W/cm².
Praktiline tagajärg on suurus. 6 kW roostevabast terasest küttekeha võib vajada ainult 1500 cm² ümbrispinda, mis sobib kompaktsesse kimpu. 6 kW PTFE-küttekeha võimsusega 1,2 W/cm² vajab 5000 cm²-rohkem kui kolm korda suuremat pinda. Piiratud kütteruumiga mahutites võib roostevaba teras sobida sinna, kus PTFE ei sobi.
| Küttekeha materjal | Soojusjuhtivus | Ohutu vattide tihedus segahappes | Pindala 6 kW jaoks | Suhteline jalajälg |
|---|---|---|---|---|
| 316L roostevaba teras | 16 W/m·K | 3–5 W/cm² | 1200–2000 cm² | Kompaktne |
| PTFE | 0.25 W/m·K | 1,0–1,2 W/cm² | 5000–6000 cm² | 3–4× suurem |
| Titaan | 22 W/m·K | 2–4 W/cm² (piiratud kõrgsagedusega) | 1500–3000 cm² | Kompaktne |
| PVDF | 0.20 W/m·K | 0,8–1,2 W/cm² | 5000–7500 cm² | Suurem |
Soojusülekanne ja suuruse võrdlus sukelsoojendite jaoks segahappega peitsimisel
Kui roostevaba teras on endiselt mõttekas
Roostevaba teras ei ole alati vale valik. Pehmetes peitsimislahustes -lahjendatud lämmastikhape ilma fluoriidide või kloriidideta-316L toimib hästi ja maksab vähem kui PTFE. Nendes rakendustes on eeliseks roostevaba terase suurem vattihedus ja kompaktne suurus.
Otsustuspunkt on agressiivsete liikide olemasolu. Kui vann sisaldab vesinikfluoriidhapet, kloriide või suures kontsentratsioonis redutseerivaid happeid, on roostevaba teras lühiajaline{1}}valik. Kui vann on nõrgalt oksüdeeriv hape, võib roostevaba teras olla piisav.
Kogukulude võrdlus aja jooksul
316L küttekeha ostuhind on tavaliselt 40–60% madalam kui võrreldava PTFE küttekeha oma. Kuid segahappega marineerimisel võib roostevabast terasest küttekeha vastu pidada vaid 3–10 kuud, PTFE kütteseade aga 3–5 aastat.
Viie{0}}aastase perioodi jooksul vajab roostevaba terase puhul 6–20 vahetust, PTFE puhul aga 1–2. Tööjõu- ja seisakuajad iga asendamise-paagi tühjendamiseks, rikkis küttekeha eemaldamiseks, uue paigaldamiseks ja-vanni uuesti kvalifitseerimiseks-lisavad oluliselt roostevaba terase valiku maksumust.
Kui standardsed küttekehad ei mahu nõutavale pinnale
Piiratud perifeerse ruumiga segahapete peitsipaagid ei suuda sageli mahutada standardseid PTFE sukelsoojendeid madala vattihedusega, mida keemia nõuab. 6 kW töövõimsus 1,0 W/cm² nõuab 6000 cm² ümbrise pinda-rohkem kui üks sirge või L-kujuline seade annab tüüpiliste paagi mõõtmete piires.
Kohandatud PTFE-sukelsoojendi konfiguratsioon, mille mitme{0}}käigu või perimeetri-konstruktsioon on järgmine, jaotab küttepinna üle paagi, säilitades samal ajal madala vattiheduse. Spetsifikatsiooniprotsess nõuab vanni keemiat, töötemperatuuri, paagi mõõtmeid ja nõutavat võimsust. Rajatiste puhul, mis käitavad segahappega peitsimise liine, tagab see rakendusespetsiifiline lähenemisviis PTFE keemilise vastupidavuse konfiguratsioonis, mis sobib vaba ruumiga.
