Beth Yw'r Trwch Wal Gwain Dur Di-staen Uchaf a Ganiateir 316 ar gyfer Gwresogydd Trochi Trydan mewn Dŵr Uchel -Purdeb Wedi'i Ddiiono uwchlaw 90 Gradd Celsius?

High-purity deionised water is a dilemma for engineers designing electric immersion heaters for semiconductor manufacturing, medicinal water systems and laboratory equipment. Deionised water is highly corrosive to many metals since it lacks dissolved ions to provide protective passive layers, even though it has great electrical resistance. The passive chromium oxide coating on 316 stainless steel is stable in deionised water at room temperature. However, at higher temperatures (>80 gradd) mae hydoddedd ocsigen yn disgyn ac mae'r potensial cyrydiad yn cynyddu gan arwain at newid o gyrydiad goddefol i gyrydiad gweithredol. Mae trwch wal gwain 316 yn rheoli'r lwfans cyrydiad dros fywyd gwasanaeth y gwresogydd a'r tymheredd arwyneb ar gyfer dwysedd wat penodol. Defnyddir ystadegau cyfradd cyrydiad cyhoeddedig, ynghyd â phrofiad ymarferol o'r busnes dŵr ultrapure, i bennu'r trwch wal derbyniol uchaf ar gyfer 316 o weinau mewn gwasanaeth dŵr dadïoneiddiedig purdeb uchel.

Mecanweithiau Cyrydiad o 316 Dur Di-staen mewn Dŵr Deionedig Tymheredd Uchel
Mewn dŵr purdeb uchel wedi'i ddadïoneiddio (gwrthedd > 1 megohm-centimedr), mae crynodiad yr ïonau gelyniaethus, fel cloridau, yn isel iawn. Ond nid yw absenoldeb halwynau toddedig o reidrwydd yn gwneud y dŵr yn gyfeillgar. Ar gyfer tymereddau dros 80 gradd, mae 316 o ddur di-staen yn dueddol o rydu cyffredinol ac yn fwy difrifol i gyrydiad lleol mewn lleoliadau lle mae'r ffilm oddefol yn cael ei thorri i lawr. Mae'r gyfradd cyrydiad mewn dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio yn gysylltiedig ag Arrhenius, sy'n cynyddu tua ffactor o ddau am bob cynnydd o 25 gradd mewn tymheredd. Mae'r gyfradd cyrydiad gyffredinol o 316 mewn dŵr wedi'i ddadïoneiddio ar 90 gradd tua 0.02 i 0.05 mm y flwyddyn. Mae'r gyfradd yn cynyddu i 0.10-0.20 milimetr y flwyddyn ar 120 gradd C. Ar 150 gradd y gyfradd yw 0.30-0.50 mm y flwyddyn. Er y gall y cyfraddau hyn ymddangos yn isel, ar gyfer gwresogydd sydd wedi'i gynllunio i redeg yn barhaus am 5 i 10 mlynedd, mae cyfradd gwisgo o 0.10 mm y flwyddyn yn cynrychioli 0.5 i 1.0 mm o drwch wal. Byddai'r trwch gwain cychwynnol o 1.0 mm yn cael ei ostwng i 0.5 mm ar ôl pum mlynedd, pan fo cywirdeb mecanyddol yn amheus. Nid yw'r rhydu yn berffaith gyfartal. Gall cyrydiad tyllau a holltau, yn enwedig ar ryngwynebau mowntio a pharthau weldio, achosi cyfraddau treiddiad lleol ddwy i bum gwaith yn fwy na'r gyfradd cyrydiad gyffredinol.

Effeithiau Trwch Waliau a Bywyd Gwasanaeth Dŵr Deionedig
Mae'r berthynas rhwng trwch wal gwain 316 a bywyd gwasanaeth mewn dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio ar dymheredd uchel bron yn llinol os mai cyrydiad cyffredinol yw'r prif fecanwaith. Am oes o 5 mlynedd ar 95 gradd gyda chyfradd cyrydiad o 0.04 mm y flwyddyn, y lwfans cyrydiad gofynnol yw 0.20 mm. Mae hyn gydag isafswm trwch wal strwythurol o 0.7 mm yn golygu bod angen trwch wal cychwynnol o 0.9 mm. Byddai gwain o 1.2 mm yn rhoi ymyl diogelwch o 0.3 mm uwchlaw'r terfyn cyrydiad, a byddai'n rhoi oes bosibl o fwy nag wyth mlynedd. Ond ar gyfer dwysedd wat penodol, mae waliau mwy trwchus yn golygu tymereddau uwch ar yr wyneb allanol. Mae tymereddau arwyneb uwch yn cyflymu cyrydiad mewn dŵr wedi'i ddadïoneiddio yn esbonyddol. Gall gwain 2.0 mm ar 10 W/cm² mewn dŵr 95 gradd fod â thymheredd arwyneb allanol o 115 gradd. Mae'r gyfradd cyrydu ar y tymheredd hwn tua 0.08 mm y flwyddyn-dwbl cyfradd y wain 1.2 mm ar dymheredd arwyneb o 105 gradd. Mae angen mwy o lwfans cyrydiad ar y wain fwy trwchus, ond mae hefyd yn cyrydu'n gyflymach. Mae'r rhyngweithio hwn yn sefydlu trwch wal delfrydol ar gyfer bywyd gwasanaeth mwyaf yn hytrach na pherthynas undonog. Defnyddiwyd data cyrydiad cyhoeddedig i gyfrifo'r trwch wal gwain 316 gorau posibl ar gyfer bywyd gwasanaeth uchaf ar 95 gradd o ddŵr wedi'i ddad-ïoneiddio ar 10 W / cm², sydd tua 1.4 mm. Nid yw lwfans cyrydiad o lai na 1.0 mm yn ddigon. Ar fwy na 1.8 mm mae'r cyrydiad cynyddol oherwydd y tymheredd arwyneb uwch yn dominyddu'r deunydd ychwanegol.

Trwch Wal Uchaf a Argymhellir ar gyfer Gwasanaeth gyda Dŵr Deionedig
Mae'r tabl canlynol yn awgrymu uchafswm trwch wal gwain o 316 ar gyfer gwresogyddion trochi trydan mewn gwasanaeth dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio uchel iawn. Mae'r gwerthoedd ar gyfer gweithrediad parhaus, lefelau ocsigen < 100 rhan y biliwn, a gwrthedd > 1 megohm-centimedr. Gall cyfraddau cyrydiad fod yn uwch ac felly dylid darparu systemau â lefelau ocsigen uwch neu waliau purdeb is a theneuach.

Tymheredd Dŵr wedi'i Ddad-ïoneiddio Ystod Dwysedd Watiau a Argymhellir Uchafswm a Argymhellir 316 Trwch Wal Wain Oes Gwasanaeth Disgwyliedig ar Drwch Uchaf Modd Methiant ar Drwch Mwyaf Argymhelliad Amgen 80 – 90 gradd 8 – 12 W/cm2 1.8 mm 8 – 10 mlynedd Teneuo cyrydiad cyffredinol Derbyniol am oes hir{ 8 – 2 gradd Yn dderbyniol ar gyfer bywyd hir{ 8 – 2 gradd W/cm2 1.4 mm 6 – 8 mlynedd Corydiad ynghyd â straen thermol Argymhelliad safonol 90 – 100 gradd 6 – 10 W/cm2 1.6 mm 5 – 7 mlynedd Gosod ar ddiffygion arwyneb Lleihau dwysedd wat am oes hirach
90 – 100 gradd 10 – 12 W/cm² 1.2 mm 4 – 6 blynedd Cyrydiad cyffredinol Manyleb fwyaf nodweddiadol 100 – 120 gradd 4 – 8 W/cm² 1.2 mm 3 – 5 mlynedd Cyrydiad cyflymach Ystyriwch wain titaniwm
100 - 120 gradd 8 - 10 W/cm² 1.0 mm 2 - 3 blynedd Blinder cyrydiad Argymhellir uwchraddio aloi
>120 gradd<5 W/cm² Not advisable Unpredictable Sudden localised corrosion Use titanium or alloy C-276
Ar gyfer cymwysiadau dŵr wedi'u dadïoneiddio y tu hwnt i 100 gradd, dylai peirianwyr ystyried o ddifrif uwchraddio o 316 o ddur di-staen i ditaniwm neu aloi nicel uchel fel Alloy 22. Mae gan ditaniwm gyfradd cyrydiad mewn dŵr ïoneiddiedig tymheredd uchel dau orchymyn maint yn is na 316. Mae hyn yn caniatáu waliau llawer teneuach a bywyd gwasanaeth hirach. Mae cost gychwynnol uwch titaniwm yn aml yn cael ei ddigolledu trwy amnewid llai aml a dim perygl o halogiad metelaidd mewn gweithrediadau sensitif.

Dyluniad Newidiadau i Gynyddu Bywyd Gwasanaeth Heb Gynyddu Trwch Wal Pibellau
Pan fo angen gwain 316 trwchus am resymau mecanyddol megis cyfyngu pwysau neu wrthsefyll dirgryniad mewn cymhwysiad dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio, mae yna dri addasiad dylunio a all wrthbwyso'r cyrydiad cyflym o dymheredd arwyneb uwch. Y cyntaf a'r mwyaf effeithiol yw lleihau'r dwysedd wat. Mae'r gostyngiad yn nhymheredd wyneb allanol y wain tua 10-15 gradd ar ostyngiad mewn dwysedd wat o 12 W/cm² i 6 W/cm² yn arwain at ostyngiad yn y gyfradd cyrydu 30–40%. Y cyfaddawd yw y bydd angen gwresogyddion hirach neu fwy arnoch i gael yr un watedd cyffredinol. Yr ail newid yw goddef arwyneb y wain ar ôl ei saernïo. Mae triniaeth goddefol asid nitrig neu asid citrig yn dileu haearn rhydd ac amhureddau arwyneb i gynhyrchu cotio goddefol mwy unffurf a sefydlog sy'n gwrthsefyll dechrau cyrydiad. Mewn profion rheoledig, mae 316 o wainau goddefol wedi dangos cyfraddau cyrydiad sydd 20-30% yn is na rhai samplau heb oddefol mewn dŵr wedi'i ddadïoneiddio. Y trydydd newid yw rheoli cemeg dŵr. Cadwch ocsigen toddedig o dan 5 rhan y biliwn. Defnyddiwch flancedio nitrogen neu ddadnwyo gwactod i gyflawni hyn. Mae hyn yn lleihau'r gyfradd adwaith cathodig ac yn atal cyrydiad. Ond gall lefelau ocsigen isel iawn hefyd arwain at ansefydlogrwydd ffilm goddefol. Felly ffenestr gyfyngedig o 5-50 rhan y biliwn sydd orau. Nid yw'r addasiadau hyn yn bosibl ar gyfer y rhan fwyaf o systemau dŵr wedi'u dadïoneiddio a rheoli trwch wal yw'r prif ddull o reoli bywyd cyrydiad. Yn hytrach na dewis trwch wal yn unol â rheolau bawd mecanyddol, dylai peirianwyr hysbysu gwneuthurwr y gwresogydd am y bywyd gwasanaeth gofynnol a gofyn am lwfans cyrydiad wedi'i gyfrifo yn seiliedig ar y tymheredd gweithredu a'r dwysedd wat a ragwelir.