באיזה שילוב ספציפי של ריכוז חומצה אורגנית וטמפרטורת פני המעטפת דורשת נדן נירוסטה 1.2 מילימטר 316 החלפה כל תשעה חודשים בשירות CIP של חומצת לימון לעיבוד משקאות?
השאר הודעה
חומצת לימון היא כימיקל להסרת אבנית וניקוי בתקן תעשייתי עבור מערכות נקיות-במקום- למהנדסי תחזוקה בעיבוד משקאות, מוצרי חלב ומזון. פתרונות CIP טיפוסיים משתמשים ב-1-3% חומצת לימון ב-70-85 מעלות צלזיוס. לתנורי חימום אלו יש בדרך כלל מעטפת נירוסטה בגודל 1.2 מ"מ 316, כדי לאפשר תגובה מהירה לטמפרטורה ולהתאים לאזור המצומצם הזמין בהחלקות CIP. עם זאת, עבור שילובים מסוימים של ריכוז חומצת לימון וטמפרטורת פני השטח הגבוהה של מעטפת עקב צפיפות וואט, קורוזיה כללית מוגברת יכולה להגביל את חיי השירות לתשעה חודשים או פחות. מאמר זה מפרט את המיקומים המדויקים שבהם יש להחליף מעטפת 1.2 מ"מ 316 כל תשעה חודשים במהלך שירות CIP של חומצת לימון.
התנהגות קורוזיה בטמפרטורה גבוהה של 316 בחומצת לימון
חומצת לימון היא חומצה אורגנית חלשה ולא אגרסיבית כמו חומצות מינרליות, אך בכל זאת היא עלולה לגרום לקורוזיה ניכרת של נירוסטה 316 בטמפרטורות קיצוניות. חומצת לימון שונה מחומצה הידרוכלורית או גופרתית בכך שאינה גורמת לחרחורים אך קורוזיה כללית אחידה. 316 מציגה שיעורי קורוזיה מתחת ל-0.05 מ"מ בשנה בריכוזים מתחת ל-5% בטמפרטורות מתחת ל-70°C. קצב הקורוזיה מציית לחוק Arrhenius עם עליית הטמפרטורה. ב-80°C השיעור בחומצת לימון 2% הוא בערך 0.1-0.2 מ"מ בשנה. ב-90 מעלות זה מסתכם ב-0.3-0.6 מ"מ בכל שנה. השיעורים גבוהים מ-1 מ"מ לשנה ב-100 מעלות צלזיוס. עבור מעיל של 1.2 מ"מ, העובי המבני המינימלי עבור בלימת לחץ הוא בסדר גודל של 0.5 מ"מ. קצב הקורוזיה הוא 0.93 מ"מ לשנה. חדירת הקורוזיה לאחר 9 חודשים היא 0.7 מ"מ (מ-1.2 מ"מ עד 0.5 מ"מ). מגבלת ההחלפה של תשעה חודשים מתקיימת כאשר השילוב של ריכוז חומצת לימון וטמפרטורת פני המעטפת מניב קצב קורוזיה של כ-0.8-1.2 מ"מ בשנה.
סף קריטי של חיי שירות של 9 חודשים
בדיקת טבילה של 316 דגימות בתמיסות חומצת לימון בטמפרטורות המייצגות את שירות ה-CIP של משקאות מצביעות על כך שהשילובים הבאים של ריכוז חומצה וטמפרטורת פני המעטפת יספקו חיי שירות מקסימליים של תשעה- חודשים בעובי דופן של 1.2 מ"מ.
ריכוז חומצת לימון (משקל%) טמפרטורת תמיסה בתפזורת טמפרטורת פני השטח ב-8 W/cm² (עלייה של 20°C) קצב קורוזיה צפוי בטמפרטורת פני השטח זמן הפחתת 1.2 מ"מ עד 0.5 מ"מ חיי שירות עד להחלפה 1% 75°C 95°C 0.20 – 0.50 מ"מ/שנה 0.20 – 0.50 מ"מ/שנה. 1% 80°C 100°C 0.35 – 0.60 מ"מ/שנה 1.2 – 2.0 שנים 1.5 – 2.5 שנים 1% 85°C 105°C 0.60 – 1.00 מ"מ/שנה 0.7 – 1.2 שנים 0.9 – % 02°C 02°C 0.35 מ"מ/שנה 2.0 – 3.5 שנים 2.5 – 4 שנים 2% 75°C 95°C 0.35 – 0.60 מ"מ/שנה 1.2 – 2.0 שנים 1.5 – 2.5 שנים 2% 80°C 100°C 0.60 – 100 מ"מ/ שנה. 1.5 שנים 2% 85°C 105°C 1.00 – 1.50 מ"מ/שנה 0.5 – 0.7 שנים 0.6 – 0.9 שנים 3% 65°C 85°C 0.20 – 0.35 מ"מ/שנה 2.0 – 3.5 שנים 2.5 – 50°C שנים 2.5 – 50°C 0.60 מ"מ/שנה 1.2 – 2.0 שנים 1.5 – 2.5 שנים 3% 75 מעלות צלזיוס 95 מעלות צלזיוס 0.60 – 1.00 מ"מ/שנה 0.7 – 1.2 שנים 0.9 – 1.5 שנים 3% 80 מעלות צלזיוס 100 מעלות צלזיוס 1.00 מ"מ – 0.7 שנים. 0.9 שנים 4% 60°C 80°C 0.25 – 0.40 מ"מ/שנה 1.8 – 2.8 שנים 2 – 3.5 שנים 4% 65°C 85°C 0.40 – 0.70 מ"מ/שנה 1.0 – 1.8 שנים 1.2 – 0°C 70°C 0.9°C 0.9 1.20 מ"מ לשנה 0.6 – 1.0 שנים 0.8 – 1.2 שנים 4% 75°C 95°C 1.20 – 2.00 מ"מ לשנה 0.4 – 0.6 שנים 0.5 – 0.7 שנים
עבור מערכת CIP למשקאות עם 2% חומצת לימון בטמפרטורת כמות גדולה של 80 מעלות ונדן של 1.2 מ"מ ב-8 W/cm 2, טמפרטורת פני המעטפת היא סביב 100 מעלות. קצב הקורוזיה החזוי הוא 0.6-1.0 מ"מ לשנה אשר יקטין את הקיר של 1.2 מ"מ ל-0.5 מ"מ תוך 0.7-1.2 שנים. החלפה של תשעה חודשים מוצדקת. הפחתת הטמפרטורה בתפזורת ל-75 מעלות צלזיוס מפחיתה את טמפרטורת פני השטח ל-95 מעלות צלזיוס, את קצב הקורוזיה ל-0.35-0.60 מ"מ לשנה ואת אורך החיים ל-1.5-2.5 שנים.
מעטפת הפעלה בטוחה של לוח זמנים להחלפה של תשעה חודשים
התרשים הבא מציג את הטמפרטורה המקסימלית הבטוחה של חומצת לימון בתפזורת עבור מעטפת 1.2 מ"מ 316 כדי להעניק לפחות תשעה חודשים של חיי שירות לפני השפלת הקיר ל-0.5 מ"מ מחייבת החלפה בצפיפויות וואט שונות.
צפיפות וואט (עליית טמפרטורה) טמפרטורת נפח מרבית עבור 1% חומצת לימון טמפרטורת כמות מרבית עבור 2% חומצת לימון טמפרטורת כמות מקסימלית עבור 3% חומצת לימון טמפרטורת כמות מרבית עבור 4% חומצת לימון 4 ואט/ס"מ² (עלייה של 10°C) 88°C 83°C 7 ס"מ 28°C 78°C 78°C 78°C 83°C 78°C 73°C 68°C 8 W/cm² (20°C עלייה) 78°C 73°C 68°C 63°C 10 W/cm² (25°C עלייה) 73°C 68°C 63°C 58°C 10°C 6°C 6°C 3°C 3°C 58°C 53°C
מגבלת התפזורת הבטוחה היא 73 מעלות עבור מערכת CIP טיפוסית של משקאות המשתמשת ב-2% חומצת לימון בטמפרטורה של 80 מעלות בתפזורת עם 8 W/cm2 (עלייה של 20 מעלות, משטח של 100 מעלות). המחמם פועל מעבר לגבול הבטיחות ב-80 מעלות צלזיוס ולא ניתן להבטיח חיי שירות של תשעה חודשים. הפחתת צפיפות הוואט ל-4 W/cm2 (עלייה של 10 מעלות, משטח של 90 מעלות) מביאה למגבלה בטוחה של נפח של 83 מעלות, שמספיקה להחלפה של תשעה- חודשים ב-80 מעלות.
שינויי עיצוב לחיים מעבר לתשעה חודשים
אם תנאי ה-CIP של המשקה דורשים מעטפת של 1.2 מ"מ 316 וחיים של תשעה- חודשים אינם מספיקים, שלוש התאמות יכולות להאריך את חיי השירות. הראשון הוא להשתמש במחמם ארוך יותר כדי למזער את צפיפות הוואטים. הפחתת צפיפות ההספק מ-8 W/cm² ל-4 W/cm² גורמת לעליית טמפרטורת פני השטח לרדת מ-20°C ל-10°C, והמשטר משתנה מ-9 חודשים ל-1.5-2.5 שנים. ההתאמה השנייה היא למזער את תקופת החשיפה לחומצת לימון על ידי הפעלת המחמם אך ורק במהלך שלבי החימום ולא במהלך המחזור. תנור חימום הפועל 2 שעות ביממה במקום 24 שעות ביממה יחזיק מעמד פי 12 בזמן הקלנדרי. השינוי האחרון הוא הוספת מעכב קורוזיה. מעכבי חומצה לימון מסחריים יכולים להוריד את שיעורי הקורוזיה ב-40-60%. על המהנדסים לציין סגסוגת גבוהה יותר כמו Alloy 825 או טיטניום עבור מערכות CIP הפועלות ברציפות ודורשות חומצת לימון של 3-4% ב-80-85 מעלות. חומרים אלה מראים שיעורי קורוזיה של פחות מ-0.05 מ"מ לשנה בחומצת לימון בטמפרטורות של עד 100 מעלות צלזיוס. בעת ציון תנורי חימום עבור שירות CIP למשקאות, ציין תמיד את תכולת חומצת לימון בפועל, טמפרטורת כמות גדולה, מחזור עבודה צפוי ומרווח החלפה רצוי. יצרן המציין 316 עבור 3% חומצת לימון ב-85 מעלות מבלי לדון בחיי השירות הצפויים אינו אחראי. קיים קשר צפוי של ריכוז, טמפרטורת נפח וצפיפות וואט עבור סף החלפה של תשעה חודשים עבור נדן 1.2 מ"מ 316 בשירות CIP של חומצת לימון, המספק חיזוי מדויק של חיי המחמם ותכנון תחזוקה במתקני עיבוד משקאות.
