באיזה שילוב ספציפי של ריכוז מי מלח וטמפרטורת פני המעטפת האם נדן נירוסטה 1.2 מילימטר 316 דורש החלפה כל שלושה חודשים בשירות מחמם קירור ימי?

אחד מתנאי הקורוזיה המאתגרים ביותר עבור מעטפות נירוסטה 316 הוא השילוב של עיבוי מלא במלח ופעולה מחזורית עבור מהנדסי קירור ימיים האחראים על מחממי הפשרה בחדרי הקפאה, מיכלי אחסון קר ומתקני עיבוד פירות ים. מחממי הפשרה בקירור ימיים פועלים בסביבה שבה רמות הכלוריד מריסוס מים מלוחים, דליפות תמלחות ואידוי קונדנסט יכולות להגיע ל-50,000-150,000 ppm, הרבה מעל הסטנדרטים התעשייתיים הרגילים. עובי דופן נפוץ לתנורי חימום אלו הוא 1.2 מ"מ עקב אילוצי מקום ודרישות תגובה תרמית. עם זאת, עבור כמה זוגות של ריכוז מי מלח וטמפרטורת פני המעטפת, חדירת הגורות יכולה להתרחש תוך שלושה חודשים בלבד, מה שמצריך החלפה תכופה ויקרה. מאמר זה מתאר את הגבולות המדויקים שבהם נדן 316 בעובי 1.2 מ"מ חורג ממגבלת חיי השירות של שלושה חודשים בשירות תנור קירור ימי.

קורוזיה של 316 במי מלח בריכוז גבוה בטמפרטורות הפשרה
כיצד פועלים מחממי הפשרה בקירור ימי? כאשר הם מופעלים, מחממי הפשרה ממיסים קרח שהצטבר על סלילי המאייד. הטמפרטורה של משטח המעטפת עולה בדרך כלל ל-150-250 מעלות במהלך מחזורי הפשרה כאשר נמצאים בסביבת מי מלח של רמות כלוריד של 30,000 ppm (מי ים) עד ליותר מ-150,000 ppm (מי מלח מתאדה). בריכוזי כלוריד גבוהים כל כך, טמפרטורת הגלילה הקריטית של 316 יורדת משמעותית. במים מלוחים (30,000 ppm כלוריד) טמפרטורת הבור הקריטית היא ~25 מעלות . 50,000 ppm ירדה ל-15 מעלות . ב-100,000 עמודים לדקה הטמפרטורה הקריטית יורדת מתחת ל-0 מעלות, כך שהבור מתרחש בכל טמפרטורה מעל הקפיא. עבור מחמם הפשרה, טמפרטורת פני המעטפת בשירות היא 150-250 מעלות, הרבה מעל טמפרטורת הגלילה הקריטית בכל ריכוז. הפיטינג מתחיל בתוך שעות מהחשיפה הראשונה. לאחר שהתחיל, קצב התפשטות הבור בתמלחת-כלוריד חמה וגבוהה הוא מהיר למדי, בממוצע 2-5 מ"מ לחודש ב-50 מעלות ו-5-10 מ"מ לחודש ב-80 מעלות. בהגדרה זו, נדן של 1.2 מ"מ חודר 1-3 שבועות לאחר תחילת הבור. חיי השירות של שלושה חודשים מושגים רק כאשר נעשה שימוש במחמם מדי פעם עם מחזורי כיבוי ארוכים, מה שמאפשר למלח להתייבש ומפחית את משך הזמן בתנאים קורוזיביים.

שילובי טמפרטורת מי מלח קריטיים לשלושה חודשים
נתוני כשל בשדה עבור מערכות קירור ימיות ובדיקות מעבדה מואצות של דגימות מעטפת 1.2 מ"מ 316 בתמיסת מלח מרוכזת חושפים את השילובים הבאים של ריכוז תמלחת וטמפרטורת פני המעטפת אשר מביאים לחיי שירות מקסימליים של שלושה חודשים.

ריכוז כלוריד תמלחת (ppm) טמפרטורת גלילה קריטית טמפרטורת פני השטח של מעטפת הריכוז במהלך הפשרה קצב התפשטות בור (מ"מ/חודש) טמפרטורת מעטפת זמן עד 1.2 מ"מ חדירה לאחר התחלת חיי שירות כולל (התנעה-מעלה + התפשטות) 30,000-40,000 מעלות 30,000-40,000 {7,0,000, 150 - 200 תואר 4 - 7 מ"מ לחודש 0.2 - 0.3 חודשים 0.3 - 0.5 חודשים 60,000 - 80,000 5 - 10 תואר 150 - 200 תואר 5 - 8 מ"מ לחודש 0.15 - 0.25 חודשים 0.25 - 0.4 חודשים 80,000 - 100 תואר {{22} מ"מ, תואר {{22} מ"מ 000 0 - 5 מ"מ 0.12 - 0.2 חודשים 0.2 - 0.3 חודשים 20 - 25 תואר 150 - 200 תואר 3 - 5 מ"מ לחודש 0.3 - 0.4 חודשים 0.5 - 1 חודש
מעל 100,000 מתחת ל-0 מעלות 150 – 200 מעלות 8 – 15 מ"מ/חודש 0.08 – 0.15 חודשים 0.1 – 0.2 חודש
זמני ניקוב תיאורטיים עבור מעטפת 1.2 מ"מ 316 בריכוזי מלח ממוצעים בקירור ימי (30,000-50,000 ppm) הם בסדר גודל של 2-4 שבועות. למעשה, חיי השירות של שלושה- חודשים אפשריים רק אם נעשה שימוש במחמם לעתים רחוקות, למשל, 4 עד 6 מחזורי הפשרה ביום, כל אחד מהם נמשך 10 עד 20 דקות. תקופת הקורוזיה בפועל היא רק 60-120 שעות, אך החשיפה הכוללת בטמפרטורה מוגברת היא 1-2 שעות ביום, מה שנותן חיים קלנדריים של 2-4 חודשים. קריטריון ההחלפה של שלושה חודשים מתקיים כאשר הזמן הכולל של חשיפה לקורוזיה הוא בערך 100-200 שעות.

מעטפת הפעלה בטוחה של שלושה חודשים חיי שירות
הטבלה שלהלן מציינת את שעות ההפשרה המצטברות המצטברות המקסימליות בשבוע עבור מעטפת 1.2 מ"מ 316 בשירות קירור ימי כדי לאפשר מרווח החלפה של שלושה חודשים. ערכים הם ריכוזי מי מלח אופייניים במסגרות ימיות שונות.

סביבה ימית ריכוז כלוריד תמלחת טיפוסי (ppm) שעות הפשרה בטוחות מקסימליות בשבוע במשך חיים של 3 חודשים מחזורי הפשרה אופייניים ליום (15 דקות/מחזור) מרווח החלפה מומלץ לפעולה רגילה
סלילים סחוטים היטב, אוקיינוס ​​פתוח 30,000 – 35,000 10 – 15 שעות 6 – 8 מחזורים (1.5 – 2 שעות) 2 – 3 חודשים
נמל החוף אידוי מתון 35,000 – 50,000 5 – 10 שעות 6 – 8 מחזורים (1.5 – 2 שעות) 1 – 2 חודשים
מחבת בילג או טפטוף סגורה 50,000 – 80,000 3 – 5 שעות 6 – 8 מחזורים (1.5 – 2 שעות) 3 – 6 שבועות
מי מלח ניקוז, חלש, מאדה 80,000 – 120,0001 – 3 שעות 6 – 8 מחזורים (1.5 – 2 שעות) 2 – 4 שבועות
מי מלח מרוכז ללא ריצה-מעל 120,000 פחות משעה 6-8 מחזורים (1.5-2 שעות) 1-2 שבועות
מערכת קירור ימית טיפוסית הפועלת 8 מחזורי הפשרה ליום ב-15 דקות למחזור (2 שעות הפשרה ביום, 14 שעות בשבוע) תחרוג מהמגבלה השבועית של 10-15 שעות עם מעטפת 1.2 מ"מ 316 בתנאי אוקיינוס ​​פתוח (30,000-35,000 עמודים לדקה). ניסיון בשטח מצביע על כך שחיי השירות צריכים להיות 2-3 חודשים. בריכוזי מי מלח הולכים וגדלים, החיים נמדדים בשבועות.

שינויים בעיצוב שיימשכו יותר מ-3 חודשים
כאשר יש להשתמש במעטפת 1.2 מ"מ 316 בשירותי קירור ימיים והחלפה של שלושה חודשים אינה מקובלת, ארבע התאמות עיצוב יכולות לשפר את חיי השירות. הטוב והראשון הוא להגדיל את ניקוז הסליל לאחר הפשרה. זה מבטל את המלח העומד ומוריד את זמן המגע של הנדן עם האלקטרוליט המאכל. הרכבה משופעת וניקוז יסודי של מחבתות טפטוף יכולות להאריך את החיים פי 2-3. השינוי השני הוא הפחתת תדירות ומשך ההפשרה. הפשרה בדרישה (כאשר מתגלה קרח) במקום הפשרה מתוזמן יכולה להפחית את שעות ההפשרה ב-50-70%. השינוי הבא הוא ציפוי הנדן בציפוי מגן. ציפוי ניקל או פלואורפולימר נטולי אלקטרו יכולים להציע מחסום בין ה-316 לבין המלח ויכולים להאריך את החיים פי 3 עד 5. עם זאת, ציפויים חייבים לשרוד טמפרטורות הפשרה של 200 מעלות ללא השפלה. השינוי הרביעי הוא שימוש בסגסוגת-עמידה יותר לבור. טיטניום (דרגה 2 או דרגה 7) חסין למעשה מהתפרצויות בשירותי קירור ימיים עם טמפרטורת חריפות קריטית של מעל 100 מעלות אפילו ב-100,000 ppm כלוריד. מעטפת טיטניום (עובי דופן 0.8 מ"מ) תשרוד פי 10-20 יותר מנדן 316 של 1.2 מ"מ. במערכות קירור ימיות שבהן יש להחליף את המחמם על ידי הפשרה וקבלת גישה לסליל, עלות העבודה של החלפה תכופה היא בדרך כלל יותר מהפרש העלות בין 316 לטיטניום. מהנדסים המציינים מחממי הפשרה עבור מתקנים ימיים חדשים צריכים להיות ברירת המחדל לטיטניום עבור כל יישום שבו חשיפת מי מלח היא בלתי נמנעת. עבור תנורי חימום 316 הנוכחיים, ניקוז הדוק ותזמון הפשרה מופחת הם האמצעים האפשריים ביותר להארכת חיים מעבר לשלושה חודשים. סף ההחלפה לשלושה חודשים אינו ערך מוגדר אלא תוצאה צפויה של תכולת מי מלח ושעות הפשרה מצטברות. על ידי הערכת שני הערכים, המהנדסים עשויים לחזות את לוחות הזמנים להחלפה ולתזמון תחזוקה, ולמנוע כשלי הפשרה בלתי צפויים המובילים להקפאת סליל ולהשבתת קירור.