За якої конкретної комбінації концентрації соляної кислоти та температури поверхні оболонки кожні 12 місяців потрібна заміна оболонки з нержавіючої сталі 316 товщиною 1,6 міліметра під час обслуговування нагрівача бака регенерації для систем іонообміну?
Залишити повідомлення
Соляна кислота є стандартним регенерантом для катіонообмінних смол. * * Для інженерів, відповідальних за електричні занурювальні нагрівачі в іонообмінних системах очищення води. Типова регенерація здійснюється за допомогою 5–10% HCl при температурі впорскування 20–40 градусів, однак для ефективності резервуари для регенерації часто нагрівають до 50–60 градусів. Ці нагрівачі часто виготовляються з оболонкою з нержавіючої сталі 316 товщиною 1,6 мм через загальну корозійну стійкість у слабкій HCl. Але за певної концентрації кислоти та високої температури поверхні оболонки через ватну щільність точкова корозія та загальна корозія прискорюються, скорочуючи термін служби до 12 місяців або менше. У цій статті ви дізнаєтеся, де саме щороку міняти оболонку 1,6 мм 316 у сервісному обслуговуванні підігрівача бака регенерації.
Корозійна поведінка 316 у розведеній соляній кислоті
Пасивна плівка нержавіючої сталі 316 піддається впливу іонів хлориду, а соляна кислота є досить агресивною для нержавіючої сталі 316. Нижче 3% при температурах нижче 40 градусів, 316 демонструє помірну швидкість корозії 0,1-0,3 мм на рік. При 5% HCl швидкість збільшується до 0,5-1,0 мм на рік при 40 градусах. Швидкість 1,0-2,0 мм/рік спостерігалася при 8% HCl. При 10% HCl показники вище 2-4 мм на рік. Мінімальна структурна товщина оболонки 1,6 мм становить ~0,6 мм. При швидкості корозії 1,0 мм/рік корозійне проникнення 1,0 мм (від 1,6 мм до 0,6 мм) відбувається за 12 місяців. 12-місячний поріг заміни визначається, коли комбінована концентрація HCl і температура поверхні оболонки призводять до швидкості корозії 0,8–1,2 мм на рік.
Критичні порогові значення терміну служби 12 місяців
Випробування зануренням 316 зразків у соляну кислоту при температурах, відповідних роботі регенераційного бака, показує, що наступні комбінації концентрації кислоти та температури поверхні оболонки забезпечать 12-місячний максимальний термін служби для стінки 1,6 мм.
Концентрація соляної кислоти (вагові %) Температура основного розчину Температура поверхні оболонки при 6 Вт/см² (підвищення на 12 градусів) Очікувана швидкість корозії при температурі поверхні Час до зниження 1,6 мм до 0,6 мм Термін служби до заміни 3% 40 градусів 52 градуси 0,2 – 0,4 мм/рік 2,5 – 5,0 років 3 – 6 років 3% 50 градусів 62 градусів 0,4 – 0,7 мм/рік 1,4 – 2,5 років 1,8 – 3 роки 3% 55 градусів 67 градусів 0,6 – 1,0 мм/рік 1,0 – 1,7 років 1,2 – 2 роки 5% 35 градусів 47 градусів 0,4 – 0,7 мм/рік 1,4 – 2,5 років 1,8 – 3 роки 5% 40 градусів 52 градусів 0,6 – 1,0 мм/рік 1,0 – 1,7 років 1,2 – 2 роки 5% 45 градусів 57 градусів 0,9 – 1,4 мм/рік 0,7 – 1,1 років 0,9 – 1,3 років 5% 50 градусів 62 ступені 1,2 – 1,8 мм/рік 0,6 – 0,8 років 0,7 – 1,0 років 8% 30 градусів 42 градуси 0,6 – 1,0 мм/рік 1,0 – 1,7 років 1,2 – 2 роки 8% 35 градусів 47 градусів 0,9 – 1,4 мм/рік 0,7 – 1,1 років 0,9 – 1,3 роки 8% 40 градусів 52 ступені 1,3 – 2,0 мм/рік 0,5 – 0,8 років 0,6 – 1,0 років 10% 25 градусів 37 градусів 0,8 – 1,2 мм/рік 0,8 – 1,3 років 1,0 – 1,5 років 10% 30 градусів 42 градусів 1,1 – 1,7 мм/рік 0,6 – 0,9 років 0,7 – 1,1 років 10% 35 градусів 47 градусів 1,6 – 2,4 мм/рік 0,4 – 0,6 років 0,5 – 0,8 років
Для оболонки товщиною 1,6 мм при 6 Вт/см2 в резервуарі для регенерації іонного обміну з 5% HCl при об’ємній температурі 45 градусів поверхня оболонки становитиме приблизно 57 градусів. Передбачається, що швидкість корозії становитиме 0,9-1,4 мм/рік, так що стінка товщиною 1,6 мм зменшиться до 0,6 мм за 0,7-1,1 року. Підходить заміна на 12 місяців. Зменшення об’ємної температури до 40 градусів знижує температуру поверхні до 52 градусів, а швидкість корозії до 0,6–1,0 мм на рік і збільшує термін служби до 1,2–2 років.
12-місячна схема заміни Безпечний робочий конверт
У супровідній таблиці наведено максимальну безпечну температуру соляної кислоти в об’ємі при різних щільностях у Ватах, щоб забезпечити принаймні 12 місяців терміну служби до деградації стінки до 0,6 мм, необхідної заміни на 1,6 мм оболонку 316.
Щільність у Ватах (підвищення температури) Макс. Масова температура для 3% HCl Макс. Масова температура для 5% HCl Макс. Масова температура для 8% HCl Макс. Масова температура для 10% HCl
4 Вт/см2 (зростання на 8 градусів) 60 градусів 52 градуси 44 градуси 38 градусів 6 Вт/см2 (зростання на 12 градусів) 56 градусів 48 градусів 40 градусів 34 градуси 8 Вт/см2 (зростання на 16 градусів) 52 градуси 44 градуси 36 градусів 30 градусів 10 Вт/см2 (зростання на 20 градусів) 48 градусів 40 градусів 32 градуси 26 градусів
Для резервуара для регенерації 5% HCl при об’ємній температурі 45 градусів і 6 Вт/см2 (підйом 12 градусів, поверхня 57 градусів) безпечна межа об’єму становить 48 градусів. Нагрівач знаходиться в безпечній зоні при 45 градусах і можливий термін служби 12 місяців. При щорічній заміні безпечний ліміт для 50 градусів насипу перевищено, і його не можна гарантувати.
Зміни конструкції для підвищення довговічності понад 12 місяців
Якщо для регенерації потрібна оболонка 316 товщиною 1,6 мм, а 12-місячний термін служби недостатній, можна внести 3 модифікації для збільшення терміну служби. Перший полягає в мінімізації щільності ват, використовуючи довший нагрівач. Зменшення з 6 Вт/см2 до 4 Вт/см2 зменшує підвищення температури поверхні з 12C до 8C, перехід від 12-місячного режиму до 1,5-2-річного режиму для 5% HCl при 45C. Друга зміна полягає у зменшенні тривалості контакту з кислотою шляхом лише нагрівання регенераційного резервуару під час частини процесу попереднього нагрівання, а не під час частини процесу з введенням кислоти. Нагрівач, який працює 4 години кожен цикл регенерації порівняно з 12 годинами, прослужить у 3 рази довше за календарний час. Останнім налаштуванням є заміна на нержавіючу сталь із високим вмістом кремнію, таку як сплав 20, або оболонку, обгорнуту танталом. Швидкість корозії сплаву 20 становить < 0,1 мм/рік у 5–10% HCl при 60 градусах, що забезпечує термін служби > 10 років. Для водоочисних установок, де регенерація відбувається щодня, витрати на оплату праці щорічної заміни нагрівача зазвичай перевищують додаткову вартість нагрівача зі сплаву 20. Вибираючи нагрівачі для іонообмінної регенерації, завжди вказуйте правильний вміст HCl, об’ємну температуру та частоту регенерації. Виробник, який пропонує 316 для 8% HCl при 50 градусах без зазначення прогнозованого терміну служби, не дає розумної поради. 12-місячний поріг заміни для 1,6 мм 316 оболонки в соляній кислоті є передбачуваним як функція концентрації, об’ємної температури та щільності у Ватах, що дозволяє точно прогнозувати термін служби нагрівача під час очищення води.
