เมื่อความเข้มข้นของคลอไรด์และอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือกหุ้มรวมกันเฉพาะเจาะจง ปลอกสแตนเลส 316 ขนาด 1.6 มิลลิเมตรจะเปลี่ยนจากการกัดกร่อนแบบบ่อแบบพาสซีฟไปเป็นการกัดกร่อนแบบแอกทีฟในบริการทำความร้อนถังเก็บในบรรยากาศหรือไม่

สำหรับวิศวกรกระบวนการที่รับผิดชอบเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มไฟฟ้าในถังเก็บบรรยากาศที่มีสารละลายที่มีคลอไรด์ เช่น น้ำที่ผลิต น้ำทิ้งจากการบำบัด และน้ำล้างทางอุตสาหกรรม ความแตกต่างระหว่างการกัดกร่อนแบบรูพรุนแบบพาสซีฟและแบบแอคทีฟคือความแตกต่างระหว่างปลอกสแตนเลส 316 ที่มีอายุสิบปีหรือสิบสัปดาห์ แต่สถานการณ์ในถังเก็บอากาศจะเคลื่อนที่แบบคงที่หรือช้าโดยมีความเข้มข้นของคลอไรด์ที่แตกต่างกันเนื่องจากการระเหยและการแบ่งชั้น ในขณะที่สารละลายใหม่จะสัมผัสกับเปลือกในระบบการไหลอย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่อง ความหนาของผนังโดยทั่วไปคือ 1.6 มม. เป็นการประนีประนอมระหว่างความแข็งแรงทางกลและการถ่ายเทความร้อนในทางปฏิบัติ อุณหภูมิของรูวิกฤติและความเข้มข้นของคลอไรด์วิกฤตสำหรับ 316 ไม่ใช่ตัวเลขคงที่ แต่มีปฏิกิริยากับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของพื้นผิวเปลือกซึ่งเกิดจากความหนาแน่นของวัตต์ที่ใช้ บทความนี้นำเสนอความเข้มข้นของคลอไรด์และอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือกซึ่งผนัง 1.6 มม. เปลี่ยนจากแบบพาสซีฟ (อัตราการกัดกร่อน<0.05 mm/year) to active pitting (penetration within months).

อุณหภูมิของรูพรุนที่สำคัญและปฏิกิริยาระหว่างคลอไรด์
อุณหภูมิการเจาะวิกฤตของเหล็กกล้าไร้สนิม 316 ในความเข้มข้นของคลอไรด์ที่กำหนดคืออุณหภูมิที่หลุมเสถียรสามารถเกิดนิวเคลียสและเติบโตได้ เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่านี้ ฟิล์มพาสซีฟจะยังคงสภาพเดิมและอัตราการกัดกร่อนไม่มีนัยสำคัญ มันเป็นความสัมพันธ์แบบผกผัน ยิ่งความเข้มข้นของคลอไรด์สูง อุณหภูมิของรูพรุนวิกฤตก็จะยิ่งต่ำลง อุณหภูมิในการเจาะวิกฤตอยู่ที่ประมาณ 80oC ในคลอไรด์ 100 ppm ในคลอไรด์ 1,000 ppm จะลดลงเหลือ 55 องศา ที่ 5,000 ppm คลอไรด์ จะลดลงเหลือ 35 C ที่ 10,000 ppm คลอไรด์ (1% NaCl) อุณหภูมิในบ่อวิกฤติจะอยู่ที่ประมาณ 25 องศา ฟลักซ์ความร้อนจากเครื่องทำความร้อนแบบแช่ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวของปลอกสูงกว่าอุณหภูมิถังเทกอง 15-40 องศา อุณหภูมิพื้นผิวเปลือกของถังที่ 40 องศา พร้อมด้วยเครื่องทำความร้อน 8 วัตต์/ซม.² อาจอยู่ที่ 60–70 องศา หากความเข้มข้นของคลอไรด์ในถังคือ 1,000 ppm อุณหภูมิในบ่อวิกฤติจะเกิน 55 องศา และการเกิดหลุมจะเกิดขึ้นภายในไม่กี่สัปดาห์ เวลาในการเจาะเมื่อเริ่มเป็นรูจะถูกควบคุมโดยความหนาของผนัง 1.6 มม. ซึ่งที่อัตราการแพร่กระจายโดยทั่วไปที่ 0.5–2.0 มม. ต่อเดือน หมายถึงความล้มเหลวใน 1–3 เดือน

เกณฑ์การเปลี่ยนผ่านวิกฤตของปลอกขนาด 1.6 มิลลิเมตร
การทดสอบการจุ่มกับตัวอย่าง 316 ตัวอย่างที่มีลักษณะการขัดเงาพื้นผิวของปลอกเครื่องทำความร้อนแบบ swaged ได้สร้างเกณฑ์การเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้สำหรับผนัง 1.6 มม. ที่ความหนาแน่นวัตต์ 6-10 วัตต์/ซม.2 คาดว่าอุณหภูมิของถังเทกองจะต่ำกว่าอุณหภูมิของพื้นผิวเปลือกประมาณ 10-20 องศา

ความเข้มข้นของคลอไรด์ (ppm) อุณหภูมิในบ่อวิกฤตสำหรับ 316 ( องศา ) อุณหภูมิพื้นผิวของปลอกขั้นต่ำสำหรับการเปลี่ยนผ่านแบบพาสซีฟ-ถึง- อุณหภูมิถังขนาดใหญ่ที่ปลอดภัยสำหรับ 1.6 มม. ปลอกที่ 8 วัตต์/ซม.2 สูงกว่าอายุการใช้งานที่คาดไว้ การเปลี่ยนผ่าน
< 100 ppm < 80°C 80°C < 65°C 5-10 years 100 - 500 ppm 65 - 80°C 65 - 80°C < 50 - 65°C 2-5 years 500 - 1,000 ppm 55 - 65°C 55 - 65°C < 40 - 50°C 1-2 years 1,000 - 2,000 ppm 45 - 55°C 45 - 55°C < 30 - 40°C 6-12 months 2,000 - 5,000 ppm 35 - 45°C 35 - 45°C < 20 - 30°C 3-6 months 5,000 - 10,000 ppm 25 - 35°C 25 - 35°C < 10 - 20°C 1-3 months
>10,000 แผ่นต่อนาที< 25 °CBelow 25 degrees CNot safe regardless of temperature Weeks to months
สำหรับถังเก็บที่มีอุณหภูมิรวม 50 องศาเซลเซียส และปลอก 1.6 มม. ที่ 8 วัตต์/ซม. 2 อุณหภูมิพื้นผิวของปลอกจะอยู่ที่ประมาณ 65-70 องศาเซลเซียส ความเข้มข้นของคลอไรด์จะต้องน้อยกว่า 500 ppm เพื่อให้อยู่เหนืออุณหภูมิของรูวิกฤต การเจาะแบบแอคทีฟจะเริ่มภายในไม่กี่สัปดาห์ที่ระดับวิกฤต 55 องศา โดยมีระดับคลอไรด์ 1,000 ppm และอุณหภูมิพื้นผิว หากปริมาณคลอไรด์ในถังมากกว่า 2,000 ppm แสดงว่า 316 ไม่เหมาะสมที่อุณหภูมิรวมใดๆ ในทางปฏิบัติ เนื่องจากอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือกหุ้มที่จำเป็นในการผลิตแม้แต่การไหลของความร้อนเพียงเล็กน้อยก็จะสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤตสำหรับการเกิดรูพรุน

เมทริกซ์ซองปฏิบัติการที่ปลอดภัยของแจ็คเก็ต 1.6 มม
ตารางด้านล่างแสดงอุณหภูมิถังเทกองที่ปลอดภัยสูงสุดสำหรับปลอก 316 ขนาด 1.6 มม. ที่ความหนาแน่นวัตต์และความเข้มข้นของคลอไรด์ต่างๆ ค่าเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิของพื้นผิวเปลือกจะต่ำกว่าอุณหภูมิการเจาะที่สำคัญสำหรับความเข้มข้นของคลอไรด์อย่างน้อย 5 องศา

ความเข้มข้นของคลอไรด์ (ppm) อุณหภูมิพื้นผิวเปลือก อุณหภูมิพื้นผิวเปลือก อุณหภูมิพื้นผิวเปลือก (5 วัตต์/ซม.2) (8 วัตต์/ซม.2) อุณหภูมิสูงสุด ปลอดภัย ปลอดภัยสูงสุด อุณหภูมิสูงสุดที่ปลอดภัยสูงสุด 12 วัตต์/ซม.²
ต่ำกว่า 100 ppm 75 องศา 65 องศา 60 องศา 50 องศา 100 – 250 ppm 70 องศา 60 องศา 55 องศา 45 องศา 250 – 500 ppm 65 องศา 55 องศา 50 องศา 40 องศา 500 – 750 ppm 60 องศา 50 องศา 45 องศา 35 องศา 750 – 1,000 ppm 55 องศา 45 องศา 40 องศา 30 องศา 1,000 – 1,500 ppm 50 องศา 40 องศา 35 องศา 25 องศา 1,500 – 2,000 ppm 45 องศา 35 องศา 30 องศา 20 องศา
2000ppmไม่ปลอดภัย ไม่ปลอดภัย ไม่ปลอดภัย ไม่ปลอดภัย
หากอุณหภูมิพื้นผิวของปลอกที่คำนวณได้สูงกว่าอุณหภูมิในการเจาะวิกฤตสำหรับปริมาณคลอไรด์ที่รายงาน ความล้มเหลวในการเจาะจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับการใช้งานใดๆ ความหนาของผนัง 1.6 มม. ให้ระยะเวลาในการแพร่กระจาย อย่างไรก็ตาม ควรมองว่าเครื่องทำความร้อนมีอายุการใช้งานที่จำกัดและคาดการณ์ได้เป็นเดือนแทนที่จะเป็นปี

การเปลี่ยนแปลงการออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแบบ Pitting
ใกล้กับขอบเขตของการเปลี่ยนสภาวะของกระบวนการแบบพาสซีฟเป็นแบบแอคทีฟ การปรับเปลี่ยนการออกแบบสามแบบสามารถนำไปใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรูพรุนโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนวัสดุเปลือกหรือความหนาของผนัง ประการแรกคือการลดความหนาแน่นของวัตต์ลง เมื่ออุณหภูมิพื้นผิวของฝักลดลง 15–25 องศาที่ 5 วัตต์/ซม.² แทนที่จะเป็น 10 วัตต์/ซม.² ระบบการปกครองแบบแอคทีฟสามารถเปลี่ยนเป็นระบบการปกครองแบบพาสซีฟได้ การเปลี่ยนแปลงประการที่สองคือการเพิ่มการไหลเวียนให้ทั่วพื้นผิวของฝัก เครื่องกวนหรือปั๊มหมุนเวียนขนาดเล็กสามารถลดอุณหภูมิพื้นผิวของปลอกที่เพิ่มขึ้นได้ 40-60% ซึ่งทำให้ปลอกให้ต่ำกว่าเกณฑ์วิกฤติแม้ที่ความหนาแน่นวัตต์ปานกลาง การแก้ไขครั้งต่อไปคือการติดหัววัดตรวจสอบการกัดกร่อน ซึ่งเป็นคูปอง 316 ขนาดเล็กที่ต่อเชื่อมด้วยระบบไฟฟ้ากับปลอกเครื่องทำความร้อน กระแสกัลวานิกที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วบ่งบอกถึงการเริ่มต้นของการเจาะแบบแอคทีฟ และแจ้งเตือนล่วงหน้าถึงการเจาะปลอก หากความเข้มข้นของคลอไรด์ในถังแปรผันเนื่องจากการระเหยหรือการเปลี่ยนแปลงแบทช์ วิศวกรควรระบุ 316L ด้วยจำนวนความต้านทานการเกิดรูพรุนที่สูงกว่า และพิจารณาอัปเกรดเป็นสแตนเลส 317 (โมลิบดีนัม 3.5%) หรืออัลลอย 825 เพื่อการบริการระยะยาวที่เชื่อถือได้ ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นของโลหะผสมที่มีความทนทานมากขึ้นโดยทั่วไปจะน้อยกว่าต้นทุนของความล้มเหลวในการเกิดรูพรุนเพียงครั้งเดียวในถังเก็บ ซึ่งรวมถึงการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์ การระบายน้ำในถัง และการเปลี่ยนเครื่องทำความร้อน • เมื่อระบุเครื่องทำความร้อนสำหรับถังเก็บคลอไรด์ที่มีคลอไรด์ ให้วัดความเข้มข้นของคลอไรด์ตามจริงที่อุณหภูมิการทำงานที่คาดการณ์ไว้เสมอ คำนวณอุณหภูมิพื้นผิวของปลอกที่ความหนาแน่นวัตต์ที่แนะนำ สำหรับการใช้งานในระยะยาวกับปลอก 1.6 มม. 316 แนะนำให้ใช้บัฟเฟอร์นิรภัยที่ต่ำกว่าอุณหภูมิรูวิกฤตอย่างน้อย 10 องศา