Για τους μηχανικούς ψύξης θαλάσσης που είναι υπεύθυνοι για θερμαντήρες απόψυξης σε καταψύκτες, δοχεία ψύξης και εγκαταστάσεις επεξεργασίας θαλασσινών, ο συνδυασμός-συμπυκνώματος με άλμη και κυκλικής λειτουργίας δημιουργεί ένα από τα πιο επιθετικά περιβάλλοντα διάβρωσης για 316 περιβλήματα από ανοξείδωτο χάλυβα. Οι θερμαντήρες απόψυξης ψύξης θαλάσσης λειτουργούν σε περιβάλλον όπου οι συγκεντρώσεις χλωρίου από τον ψεκασμό θαλασσινού νερού, τις διαρροές άλμης και την εξάτμιση συμπυκνωμάτων μπορούν να φτάσουν τα 50.000–150.000 ppm-που υπερβαίνουν κατά πολύ τα τυπικά βιομηχανικά όρια. Το πάχος τοιχώματος 1,2 mm είναι κοινό για αυτούς τους θερμαντήρες λόγω περιορισμών χώρου και απαιτήσεων θερμικής απόκρισης. Ωστόσο, κάτω από συγκεκριμένους συνδυασμούς συγκέντρωσης άλμης και θερμοκρασίας επιφάνειας περιβλήματος, η διείσδυση λακκούβων μπορεί να συμβεί εντός τριών μηνών, απαιτώντας συχνή και δαπανηρή αντικατάσταση. Αυτό το άρθρο προσδιορίζει τα ακριβή όρια όπου μια θήκη 1,2 mm 316 φθάνει το όριο διάρκειας ζωής των τριών{14}μήνων στην υπηρεσία θαλάσσιου θερμαντήρα ψύξης.
Συμπεριφορά σκασίματος του 316 σε άλμη υψηλής-συγκέντρωσης σε θερμοκρασίες απόψυξης
Οι θερμαντήρες απόψυξης ψύξης θαλάσσης λειτουργούν με ενεργοποίηση για να λιώσουν τη συσσώρευση πάγου σε πηνία εξατμιστή. Η θερμοκρασία της επιφάνειας του περιβλήματος κατά τη διάρκεια των κύκλων απόψυξης συνήθως φτάνει τους 150–250 βαθμούς, ενώ το περιβάλλον περιβάλλον περιέχει άλμη με συγκεντρώσεις χλωρίου που κυμαίνονται από 30.000 ppm (θαλασσινό νερό) έως πάνω από 150.000 ppm (συγκέντρωση με εξάτμιση). Σε αυτά τα υψηλά επίπεδα χλωρίου, η κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης των 316 πέφτει δραματικά. Σε 30.000 ppm χλωριούχο (θαλασσινό νερό), η κρίσιμη θερμοκρασία σκασίματος είναι περίπου 25 βαθμοί. Σε 50.000 ppm, πέφτει στους 15 βαθμούς. Σε 100.000 ppm, η κρίσιμη θερμοκρασία πέφτει κάτω από 0 μοίρες, που σημαίνει ότι η διάτρηση εμφανίζεται σε οποιαδήποτε θερμοκρασία πάνω από το μηδέν. Για έναν θερμαντήρα απόψυξης, η θερμοκρασία της επιφάνειας του περιβλήματος κατά τη λειτουργία είναι 150–250 μοίρες, υπερβαίνοντας κατά πολύ την κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης ανεξάρτητα από τη συγκέντρωση. Η δημιουργία λακκούβων ξεκινά εντός ωρών από την πρώτη έκθεση. Μόλις ξεκινήσει, οι ρυθμοί διάδοσης του λάκκου σε ζεστή, υψηλά{26}}άλμη χλωριούχου άλατος είναι εξαιρετικά γρήγοροι-συνήθως 2–5 mm ανά μήνα στους 50 βαθμούς και 5–10 mm ανά μήνα στους 80 βαθμούς . Μια θήκη 1,2 mm σε αυτό το περιβάλλον θα διεισδύσει σε 1-3 εβδομάδες μετά την έναρξη του λάκκου. Η διάρκεια ζωής των τριών μηνών επιτυγχάνεται μόνο όταν ο θερμαντήρας λειτουργεί κατά διαστήματα με εκτεταμένους- κύκλους απενεργοποίησης, επιτρέποντας στην άλμη να στεγνώσει και μειώνοντας το χρόνο σε διαβρωτικές συνθήκες.
Κρίσιμη άλμη-Συνδυασμοί θερμοκρασίας για τρεις-μήνες διάρκεια ζωής
Με βάση δεδομένα αστοχίας πεδίου από συστήματα θαλάσσιας ψύξης και επιταχυνόμενες εργαστηριακές δοκιμές δειγμάτων περιβλήματος 1,2 mm 316 σε συμπυκνωμένη άλμη, οι ακόλουθοι συνδυασμοί συγκέντρωσης άλμης και θερμοκρασίας επιφάνειας θήκης παράγουν μέγιστη διάρκεια ζωής τριών- μηνών.
| Συγκέντρωση χλωριούχου άλμης (ppm) | Κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης σε αυτή τη συγκέντρωση | Θερμοκρασία επιφάνειας θήκης κατά την απόψυξη | Ρυθμός διάδοσης λάκκου (mm/μήνα) σε θερμοκρασία περιβλήματος | Χρόνος έως 1,2 mm Διείσδυση Μετά την Έναρξη | Συνολική διάρκεια ζωής (Έναρξη + Διάδοση) |
|---|---|---|---|---|---|
| 30.000 – 40.000 (θαλασσινό νερό) | 20 – 25 μοίρες | 150 – 200 μοίρες | 3 – 5 mm/μήνα | 0,3 – 0,4 μήνες | 0,5 – 1 μήνα |
| 40,000 – 60,000 | 10 – 20 μοίρες | 150 – 200 μοίρες | 4 – 7 mm/μήνα | 0,2 – 0,3 μήνες | 0,3 – 0,5 μήνες |
| 60,000 – 80,000 | 5 – 10 μοίρες | 150 – 200 μοίρες | 5 – 8 mm/μήνα | 0,15 – 0,25 μήνες | 0,25 – 0,4 μήνες |
| 80,000 – 100,000 | 0 – 5 βαθμοί | 150 – 200 μοίρες | 6 – 10 mm/μήνα | 0,12 – 0,2 μήνες | 0,2 – 0,3 μήνες |
| Πάνω από 100.000 | Κάτω από 0 μοίρες | 150 – 200 μοίρες | 8 – 15 mm/μήνα | 0,08 – 0,15 μήνες | 0,1 – 0,2 μήνες |
Σε τυπικές συγκεντρώσεις άλμης θαλάσσιας ψύξης 30.000–50.000 ppm, μια θήκη 1,2 mm 316 θα τρυπούσε θεωρητικά μέσα σε 2–4 εβδομάδες. Στην πράξη, η διάρκεια ζωής τριών μηνών επιτυγχάνεται μόνο επειδή ο θερμαντήρας λειτουργεί κατά διαστήματα-ίσως 4–6 κύκλους απόψυξης την ημέρα, ο καθένας από τους οποίους διαρκεί 10–20 λεπτά. Ο συνολικός χρόνος σε υψηλή θερμοκρασία είναι 1–2 ώρες την ημέρα, επεκτείνοντας την ημερολογιακή ζωή σε 2–4 μήνες, παρόλο που ο πραγματικός χρόνος διάβρωσης είναι μόνο 60–120 ώρες. Το κατώφλι αντικατάστασης των τριών μηνών επιτυγχάνεται όταν ο αθροιστικός χρόνος έκθεσης στη διάβρωση φτάσει περίπου τις 100–200 ώρες.
Φάκελος Ασφαλούς λειτουργίας για Τρεις{0}}Μήνες διάρκεια ζωής
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει τις μέγιστες ασφαλείς αθροιστικές ώρες απόψυξης την εβδομάδα για μια θήκη 1,2 mm 316 στην υπηρεσία ψύξης θαλάσσης για να επιτευχθεί ένα διάστημα αντικατάστασης τριών- μηνών. Οι τιμές υποθέτουν τυπικές συγκεντρώσεις άλμης που βρίσκονται σε διαφορετικά θαλάσσια περιβάλλοντα.
| Θαλάσσιο Περιβάλλον | Τυπική συγκέντρωση χλωριούχου άλμης (ppm) | Μέγιστες ώρες ασφαλούς απόψυξης την εβδομάδα για 3 μήνες ζωής | Τυπικοί κύκλοι απόψυξης ανά ημέρα στα 15 λεπτά ανά κύκλο | Συνιστώμενο διάστημα αντικατάστασης σε τυπική λειτουργία |
|---|---|---|---|---|
| Ανοιχτός ωκεανός, καλά-αποστραγγισμένα πηνία | 30,000 – 35,000 | 10 – 15 ώρες | 6 – 8 κύκλοι (1,5 – 2 ώρες) | 2 – 3 μήνες |
| Παράκτιο λιμάνι, μέτρια εξάτμιση | 35,000 – 50,000 | 5-10 ώρες | 6 – 8 κύκλοι (1,5 – 2 ώρες) | 1 – 2 μήνες |
| Κλειστό ταψί σεντίνας ή στάγδην | 50,000 – 80,000 | 3 – 5 ώρες | 6 – 8 κύκλοι (1,5 – 2 ώρες) | 3 – 6 εβδομάδες |
| Εξατμισμένη άλμη, κακή αποστράγγιση | 80,000 – 120,000 | 1 – 3 ώρες | 6 – 8 κύκλοι (1,5 – 2 ώρες) | 2 – 4 εβδομάδες |
| Συμπυκνωμένη άλμη, χωρίς αποστράγγιση | Πάνω από 120.000 | Λιγότερο από 1 ώρα | 6 – 8 κύκλοι (1,5 – 2 ώρες) | 1 – 2 εβδομάδες |
Για ένα τυπικό θαλάσσιο σύστημα ψύξης που λειτουργεί 8 κύκλους απόψυξης την ημέρα με 15 λεπτά ο καθένας (2 ώρες απόψυξης την ημέρα, 14 ώρες την εβδομάδα), μια θήκη 1,2 mm 316 σε συνθήκες ανοιχτού ωκεανού (30.000–35.000 ppm) θα υπερέβαινε το εβδομαδιαίο όριο των 10–15 ωρών. Η αναμενόμενη διάρκεια ζωής θα είναι 2-3 μήνες, σύμφωνα με την εμπειρία στο πεδίο. Σε υψηλότερες συγκεντρώσεις άλμης, η ζωή μειώνεται σε εβδομάδες.
Τροποποιήσεις σχεδίασης για παράταση ζωής πέρα από τρεις μήνες
Όταν μια θήκη 316 1,2 mm πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε θαλάσσια ψύξη και η αντικατάσταση τριών μηνών είναι απαράδεκτη, τέσσερις τροποποιήσεις σχεδιασμού μπορούν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής. Το πρώτο και πιο αποτελεσματικό είναι η βελτίωση της αποστράγγισης του πηνίου μετά την απόψυξη. Η εξάλειψη της στάσιμης άλμης μειώνει το χρόνο επαφής του περιβλήματος με τον διαβρωτικό ηλεκτρολύτη. Τα κεκλιμένα δοχεία τοποθέτησης και σταγόνας που στραγγίζουν εντελώς μπορούν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής κατά 2–3. Η δεύτερη τροποποίηση είναι η μείωση της συχνότητας και της διάρκειας απόψυξης. Η χρήση της απαιτούμενης απόψυξης (ξεκινά μόνο όταν ανιχνεύεται πάγος) αντί της χρονομετρημένης απόψυξης μπορεί να μειώσει τις ώρες απόψυξης κατά 50-70%. Η τρίτη τροποποίηση είναι η εφαρμογή προστατευτικής επίστρωσης στο περίβλημα. Οι ηλεκτρικές επικαλύψεις νικελίου ή φθοριοπολυμερούς μπορούν να δημιουργήσουν ένα φράγμα μεταξύ του 316 και της άλμης, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής κατά 3-5 φορές. Ωστόσο, οι επικαλύψεις πρέπει να αντέχουν σε θερμοκρασίες απόψυξης 200 μοιρών χωρίς να υποβαθμίζονται. Η τέταρτη τροποποίηση είναι η αναβάθμιση σε ένα πιο ανθεκτικό κράμα{19}}στα σκασίματα. Το τιτάνιο (Βαθμός 2 ή Βαθμός 7) έχει μια κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης άνω των 100 βαθμών ακόμη και σε 100.000 ppm χλωριούχου, καθιστώντας το ουσιαστικά απρόσβλητο στο κοίλωμα στη θαλάσσια υπηρεσία ψύξης. Μια θήκη τιτανίου με πάχος τοιχώματος 0,8 mm θα διαρκέσει περισσότερο από μια θήκη 316 1,2 mm κατά 10–20. Για συστήματα θαλάσσιας ψύξης όπου η αντικατάσταση του θερμαντήρα απαιτεί απόψυξη και πρόσβαση σε πηνίο, το κόστος εργασίας της συχνής αντικατάστασης συνήθως υπερβαίνει τη διαφορά κόστους μεταξύ 316 και τιτανίου. Όταν καθορίζονται θερμαντήρες απόψυξης για νέες θαλάσσιες εγκαταστάσεις, οι μηχανικοί θα πρέπει να χρησιμοποιούν προεπιλογή τιτάνιο για οποιαδήποτε εφαρμογή όπου η έκθεση σε άλμη είναι αναπόφευκτη. Για τις υπάρχουσες θερμάστρες 316, η εφαρμογή αυστηρής αποστράγγισης και μειωμένου προγραμματισμού απόψυξης είναι η πιο πρακτική προσέγγιση για την παράταση της διάρκειας ζωής πέραν των τριών μηνών. Το κατώφλι αντικατάστασης τριών μηνών δεν είναι σταθερός αριθμός, αλλά προβλέψιμη συνάρτηση της συγκέντρωσης άλμης και των σωρευτικών ωρών απόψυξης. Μετρώντας και τις δύο παραμέτρους, οι μηχανικοί μπορούν να προβλέψουν διαστήματα αντικατάστασης και να προγραμματίσουν τη συντήρηση, αποφεύγοντας απροσδόκητες αστοχίες απόψυξης που οδηγούν σε παγοποίηση πηνίου και χρόνο διακοπής της ψύξης.
