Ar Pa Gyfuniad Penodol o Ganolbwyntio Cawstig a Thymheredd Arwyneb Gwain Sy'n Newid Gwain Dur Di-staen 1.6 Milimedr 316 o Gyrydiad Goddefol i Gyrydiad Gweithredol mewn Gwasanaeth Sodiwm Hydrocsid ar gyfer Systemau CIP?

Mae peirianwyr proses sy'n adeiladu gwresogyddion trochi trydan ar gyfer systemau glân ar gyfer prosesu bwyd, gweithgynhyrchu fferyllol a chynhyrchu diodydd yn defnyddio sodiwm hydrocsid fel y prif gemegyn glanhau. Mae datrysiadau CIP nodweddiadol yn cynnwys 1-3% NaOH ar 70-85 gradd. Yn y sefyllfa hon, mae'r ffilm goddefol yn ffurfio, ac yn gyffredinol, mae ymwrthedd cyrydiad 316 o ddur di-staen yn dda. Fodd bynnag, ar grynodiadau uwch neu dymheredd arwyneb uwch o ddwysedd wat gwresogydd, gall y ffilm oddefol chwalu a gall cyrydiad gweithredol ddigwydd gyda chyfraddau sy'n fwy na 1 milimetr y flwyddyn. Mae trwch wal nodweddiadol gwresogyddion CIP yn 1.6 mm, gan roi cyfaddawd rhesymol rhwng lwfans cyrydiad ac ymatebolrwydd thermol. Mae'r papur yn sefydlu'r crynodiad caustig a thymheredd wyneb y wain lle mae gwain 1.6 mm 316 yn newid o cyrydu goddefol i cyrydu gweithredol mewn gwasanaeth sodiwm hydrocsid.

316 Trawsnewidiad mewn Sodiwm Hydrocsid o Goddefol i Actif
Mae sodiwm hydrocsid yn unigryw ymhlith atebion alcalïaidd gan fod ymddygiad cyrydiad 316 o ddur di-staen yn dangos trawsnewidiad gweithredol goddefol clir sy'n dibynnu ar grynodiad a thymheredd. Mewn hydoddiannau gwanedig o dan 5% NaOH a thymheredd o dan 80oC, mae 316 yn aros yn oddefol gyda chyfraddau cyrydiad yn llai na 0.05 mm y flwyddyn. Wrth i'r crynodiad dyfu neu wrth i'r tymheredd gynyddu, mae'r ffilm goddefol yn dod yn ansefydlog. Ar 10% NaOH mae'r tymheredd trawsnewid tua 90 gradd. Mae'n gostwng i 75C 20% NaOH. Ar 30% NaOH mae'r gwerth yn gostwng i 60 gradd . Ar 50% NaOH, dros 40 gradd mae'r amrediad goddefol yn diflannu'n llwyr. Mae tymheredd wyneb y wain fel arfer 15-30 gradd yn uwch na thymheredd toddiant swmp ar gyfer gwresogydd trochi oherwydd y dwysedd wat cymhwysol. Mae system CIP gyda thymheredd swmp 3% NaOH a 80 gradd gyda gwresogydd o 8 W / cm² yn darparu tymheredd wyneb gwain o 95-105 gradd. Gall y cotio goddefol ar 316 dorri i lawr ar y tymheredd arwyneb hwn ac mae cyrydiad gweithredol yn digwydd ar gyfraddau o 0.5-2 mm y flwyddyn. Bydd cyrydiad gweithredol yn tyllu gwain 1.6 mm mewn 1-3 blynedd, ond bydd gweithrediad goddefol yn rhoi 10+ o flynyddoedd o wasanaeth.

Trothwyon Pontio Critigol ar gyfer Gwain 1.6 mm
Mae profion electrocemegol o 316 o samplau mewn hydoddiannau sodiwm hydrocsid ar dymereddau sy'n gysylltiedig â gwasanaeth CIP wedi dangos y bydd y cyfuniadau canlynol o grynodiad costig swmpus a thymheredd arwyneb gwain yn achosi'r trawsnewidiad goddefol i-weithredol ar gyfer wal 1.6mm. Mae'r gwerthoedd ar gyfer sglein arwyneb swaged safonol a dwysedd wat nodweddiadol o 6–8 W/cm².

Crynodiad Sodiwm Hydrocsid (Pwysau %) Goddefol i Tymheredd Trosiannol Gweithredol Tymheredd Isafswm Wyneb Gwain ar gyfer Cyrydiad Gweithredol Tymheredd Swmp Diogel ar gyfer Gwain 1.6 mm ar 8 W/cm2 (cynnydd o 25 gradd) Cyfradd Cyrydiad Ddisgwyliedig yn y Gyfundrefn Weithredol
1 – 2% >100 gradd 100 gradd 75 gradd 0.3 - 0.7 mm y flwyddyn
2 - 3% 95 - 100 gradd 95 - 100 gradd Hyd at 70 - 75 gradd 0.5 - 1.0 mm y flwyddyn
3 – 5% 85 – 95 gradd 85 – 95 gradd Hyd at 60 – 70 gradd 0.8 – 1.5 mm/blwyddyn
5 – 7% 75 – 85 gradd 75 – 85 gradd Hyd at 50 – 60 gradd 1.0 – 2.0 mm y flwyddyn
7 – 10% 65 – 75 gradd 65 – 75 gradd Hyd at 40 – 50 gradd 1.5 – 3.0 mm/blwyddyn
10 – 15% 55 – 65 gradd 55 – 65 gradd Hyd at 30 – 40 gradd 2.0 – 4.0 mm/blwyddyn
> 15% < 55 degrees CBelow 55°C Not safe at any useful temperature>3.0 mm y flwyddyn
Ar gyfer system CIP gyda thymheredd swmp o 80 gradd a 2% NaOH gan ddefnyddio gwain 1.6 mm ar 8 W / cm2, mae tymheredd wyneb y wain tua 105 gradd, yn uwch na'r trothwy pontio o 100 gradd. Bydd cyrydiad gweithredol yn digwydd a gall y wain dyllu mewn 1-2 flynedd. Mae gostwng y dwysedd wat i 4 W / cm², yn gostwng y codiad tymheredd arwyneb i 12-15 gradd tra bod tymheredd y wain yn aros ar 92-95 gradd, sy'n is na'r trothwy 100 gradd. Mae'r newid hwn yn caniatáu ar gyfer 5-10 mlynedd o fywyd gwasanaeth.

1.6 Gwain Milimedr Amlen Gweithredu Diogel Mewn Gwasanaeth CIP costig
Mae'r tabl canlynol yn rhoi'r crynodiad mwyaf a ganiateir o sodiwm hydrocsid swmp ar gyfer gwain 1.6 mm 316 ar dymheredd swmp amrywiol a dwyseddau wat. Ar gyfer gwerthoedd crynodiad penodol, mae tymheredd arwyneb y wain yn cael ei gadw o leiaf 5 gradd yn is na'r tymheredd trawsnewid goddefol i-weithredol.

Swmp Ateb Tymheredd Dwysedd Wat 4 W/cm2 (cynnydd o 12 gradd) Dwysedd Wat 6 W/cm2 (cynnydd o 18 gradd) Dwysedd Wat 8 W/cm2 (cynnydd 25 gradd) Dwysedd Wat 10 W/cm2 (cynnydd 32 gradd) 60 gradd Diogel i 10% NaOH Diogel i 7% NaOH NaOH Diogel hyd at 5 5 % Diogel NaOH NaOH Canran yn ddiogel hyd at 5 NaOH Diogel i 3% NaOH Diogel i 2% NaOH 70 gradd Diogel i 6% NaOH Diogel hyd at 4 % NaOH Diogel hyd at 2% NaOH Ddim yn ddiogel dros 1% 75oC Ddim yn ddiogel uwchlaw 5% NaOH uchafswm 3%, yn ddiogel NaOH Diogel hyd at 1.5% NaOH Ddim yn ddiogel uwchlaw 1% NaOH hyd at 4 Ddim yn ddiogel hyd at 4 NaOH % Ddim yn ddiogel uwch na 1% NaOH hyd at 4% Ddim yn ddiogel 1.5% Ddim yn ddiogel 85 gradd Yn ddiogel hyd at 3% NaOH Hyd at 1.5% NaOH yn ddiogel Ddim yn ddiogel Ddim yn ddiogel
90 gradd Diogel hyd at 2% NaOH Ddim yn ddiogel uwchlaw 1% Ddim yn ddiogel Ddim yn ddiogel
Ar gyfer cylchred CIP nodweddiadol ar 80 gradd gyda 2% NaOH, dim ond ar ddwysedd wat o 4 W/cm2 neu lai y mae gwain 1.6 mm 316 yn ddiogel. Ar ddwysedd wat diwydiannol o 8 W/cm² bydd y gwresogydd yn y gyfundrefn cyrydu gweithredol a dylid rhagweld oes gwasanaeth gyfyngedig o 1–3 blynedd yn hytrach na'r 5–10 mlynedd a dybir yn aml.

Newidiadau Dyluniad Gweithrediad Goddefol
Gellir gwneud tri addasiad dylunio i gadw gweithrediad goddefol heb newid y deunydd gwain o dan amodau proses CIP a fyddai fel arall yn gorfodi gwain 1.6 mm 316 i gyrydiad gweithredol (ee, crynodiadau costig neu dymheredd): Y dull cyntaf yw cynyddu hyd yr elfen wedi'i gynhesu i leihau'r dwysedd wat. Mae dyblu'r hyd (1 m i 2 m) yn lleihau'r cynnydd yn nhymheredd wyneb y wain o 25 gradd i 12 gradd ac yn dychwelyd i weithrediad goddefol pan fydd dwysedd y wat yn cael ei leihau o 8 W/cm2 i 4 W/cm2 . Yr ail addasiad yw gwella cylchrediad dros wyneb y gwresogydd. Ar gyfer yr un dwysedd wat, gellir lleihau'r cynnydd tymheredd arwyneb i 8-10 gradd ar gyflymder o 2-3 m / s gan ddefnyddio pwmp cylchrediad CIP. Y newid olaf yw ychwanegu atalydd cyrydiad i'r ateb costig. Gall silicadau neu ffosffadau ar 100 i 200 ppm sefydlogi'r ffilm goddefol ar 316 a chynyddu'r tymheredd trawsnewid 10 i 20 gradd. Ond mae'n debyg na fydd y newidiadau hyn yn ddigon ar gyfer systemau CIP sydd angen 5% NaOH ar 80oC. Yn yr achosion hyn, dylai'r peiriannydd nodi'r defnydd o aloi sy'n seiliedig ar nicel fel Alloy 600 neu Alloy 825, sy'n oddefol mewn hydoddiannau costig hyd at grynodiad o 50% ar dymheredd dros 100 gradd . Mae cost uwchraddio o 316 i Alloy 825 fel arfer 2-3 gwaith yn fwy, ond mae bywyd gwasanaeth yn cynyddu o 1-2 flynedd i 10-15 mlynedd. Dywedwch wrth y cyflenwr bob amser wrth nodi gwresogyddion ar gyfer gwasanaeth CIP: y crynodiad uchaf o costig, y tymheredd swmp a'r amser beicio disgwyliedig. Pan fydd gwneuthurwr yn awgrymu 316 ar gyfer 5% NaOH ar 85 gradd C heb unrhyw ystyriaeth o drawsnewid goddefol-weithredol neu derating ar gyfer dwysedd wat, nid yw hynny'n gyngor technegol priodol. Mae'r newid o gyrydiad goddefol i gyrydiad gweithredol mewn sodiwm hydrocsid yn sydyn ac yn swyddogaeth tymheredd. Gall gwain 316 o drwch 1.6 mm yn gweithredu ychydig yn is na'r trothwy barhau am ddeng mlynedd; gall un sy'n gweithredu ychydig y tu hwnt iddo fethu mewn 18 mis. Mae angen dadansoddiad thermol cywir o dymheredd wyneb y wain ar gyfer manyleb ddibynadwy.