ปลอกสแตนเลส 316 ขนาด 1.2 มิลลิเมตร จำเป็นต้องเปลี่ยนทุกๆ หกเดือนในบริการฮีตเตอร์อาบน้ำกัดกรดอลูมิเนียมที่ความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์รวมกันและอุณหภูมิพื้นผิวของปลอกอย่างไร

วิศวกรกระบวนการที่ทำงานเกี่ยวกับเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มไฟฟ้าในอ่างกัดกรดอะลูมิเนียมสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ และอิเล็กทรอนิกส์ใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นสารกัดกร่อนเป็นหลัก สารละลายกัดกรดทั่วไปคือ NaOH 5-15% ที่ 60-80 องศา และจะขจัดอะลูมิเนียมออกไซด์และละลายโลหะอะลูมิเนียม โดยทั่วไปแล้ว ปลอกสแตนเลส 316 ขนาด 1.2 มม. จะใช้เพื่อรองรับข้อจำกัดด้านพื้นที่ของถังกัดกรดและความต้องการในการตอบสนองต่อความร้อน อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของสารกัดกร่อนสูง อุณหภูมิสูง และการละลายของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมส่งผลให้เกิดสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ที่ระดับเกณฑ์ที่กำหนด การกัดกร่อนโดยทั่วไปจะโจมตีผนังขนาด 1.2 มม. ในเวลาหกเดือนและจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ทุกครึ่งปี บทความนี้ระบุความเข้มข้นและอุณหภูมิที่แน่นอนซึ่งปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. มีอายุการใช้งานถึงขีดจำกัดหกเดือน

พฤติกรรมการกัดกร่อนของ 316 ในโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีอะลูมิเนียมละลาย
ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 60 องศา สแตนเลส 316 สามารถคงอยู่แบบพาสซีฟได้และมีอัตราการกัดกร่อนน้อยกว่า 0.1 มม. ต่อปีในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่สูงกว่า 5% แต่ยิ่งอุณหภูมิสูง ฟิล์มพาสซีฟก็จะมีความคงตัวน้อยลง การกัดทำให้เกิดอะลูมิเนียมละลายซึ่งเร่งการกัดกร่อนโดยการผลิตไอออนอะลูมิเนตซึ่งจะโจมตีฟิล์มเฉื่อย อัตราการกัดกร่อนที่ไม่มีอะลูมิเนียมอยู่ที่ 0.2-0.4 มม./ปีที่ 70oC ใน NaOH 10% อัตราคือ 0.5–1.0 มม. ต่อปี โดยมีอะลูมิเนียมละลาย 10 กรัม/ลิตร อลูมิเนียมที่ 80 องศา อัตรา 1.0–2.0 มม./ปี สำหรับปลอกหุ้ม 1.2 มม. ความหนาของโครงสร้างขั้นต่ำสำหรับกักเก็บแรงดันคือประมาณ 0.5 มม. การเจาะทะลุการกัดกร่อน 0.7 มม. ใน 6 เดือนที่ 1.4 มม./ปี ถึงขีดจำกัดการเปลี่ยนทดแทนหกเดือนเมื่อความเข้มข้นของสารกัดกร่อน อุณหภูมิ และปริมาณอะลูมิเนียมรวมกัน ให้อัตราการกัดกร่อนที่ 1.2–1.8 มม. ต่อปี

เกณฑ์วิกฤตอายุการใช้งานหกเดือน
การทดสอบการจุ่มตัวอย่าง 316 ตัวอย่างในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ด้วยคุณลักษณะอะลูมิเนียมละลายของบริการแช่กัดกรด บ่งชี้ว่าผนังขนาด 1.2 มม. มีอายุการใช้งานสูงสุดหกเดือนสำหรับความเข้มข้นของสารกัดกร่อนและอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือกต่อไปนี้

ความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ (น้ำหนัก %) อลูมิเนียมที่ละลายน้ำ (กรัม/ลิตร) อุณหภูมิอ่างจำนวนมาก เปลือก อุณหภูมิพื้นผิวที่ 6 วัตต์/ซม.2 (เพิ่มขึ้น 12 องศา) อัตราการกัดกร่อนที่คาดหวัง เวลาที่จะลดลง 1.2 มม. ถึง 0.5 มม. อายุการใช้งาน 5% 5 70 องศา 82 องศา 0.4 – 0.7 มม./ปี 1.0 – 1.8 ปี 12 – 22 เดือน 5% 10 70 องศา 82 องศา 0.6 – 1.0 มม./ปี 0.7 – 1.2 ปี 8 – 14 เดือน 5% 15 70 องศา 82 องศา 0.8 – 1.3 มม./ปี 0.5 – 0.9 ปี 6 – 11 เดือน 8% 5 65 องศา 77 องศา 0.5 – 0.9 มม./ปี 0.8 – 1.4 ปี 9 – 17 เดือน 8% 10 65 องศา 77 องศา 0.8 – 1.3 มม./ปี 0.5 – 0.9 ปี 6 – 11 เดือน 8% 15 65 องศา 77 องศา 1.0 – 1.6 มม./ปี 0.4 – 0.7 ปี 5 – 8 เดือน
10% 5 60 องศา 72 องศา 0.6 - 1.0 มม./ปี 0.7 - 1.2 ปี 8 - 14 เดือน
10% 10 60 องศา 72 องศา 0.9 – 1.5 มม./ปี 0.5 – 0.8 ปี 6 – 9 เดือน
10% 15 60 องศา 72 องศา 1.2 – 1.9 มม./ปี 0.4 – 0.6 ปี 5 – 7 เดือน
12% 5 55 องศา 67 องศา 0.8 – 1.3 มม./ปี 0.5 – 0.9 ปี 6 – 11 เดือน 12% 10 55 องศา 67 องศา 1.1 – 1.8 มม./ปี 0.4 – 0.6 ปี 5 – 7 เดือน
12% 15 55 องศา 67 องศา 1.4 – 2.2 มม./ปี 0.3 – 0.5 ปี 4 – 6 เดือน
15% 5 50 องศา 62 องศา 1.0 – 1.6 มม./ปี 0.4 – 0.7 ปี 5 – 8 เดือน
15% 10 50 องศา 62 องศา 1.3 – 2.0 มม./ปี 0.4 – 0.5 ปี 4 – 6 เดือน
15% 15 50 องศา 62 องศา 1.6 – 2.5 มม./ปี 0.3 – 0.4 ปี 3 – 5 เดือน
สำหรับอ่างกัดกัดอะลูมิเนียม NaOH 10% ที่มีอะลูมิเนียมละลาย 10 กรัม/ลิตร ที่อุณหภูมิเทกอง 60 องศาเซลเซียส โดยมีเปลือก 1.2 มม. ที่ 6 วัตต์/ซม.2 อุณหภูมิพื้นผิวของเปลือกหุ้มจะอยู่ที่ประมาณ 72 องศาเซลเซียส คาดว่าการกัดกร่อนจะดำเนินต่อไปในอัตรา 0.9 ถึง 1.5 มม. ต่อปี ซึ่งจะทำให้ผนังลดลงเหลือ 0.5 มม. ใน 5 ถึง 8 เดือน การเปลี่ยนทดแทนเป็นเวลาหก-เดือนมีความเหมาะสม

กำหนดการเปลี่ยนซองปฏิบัติการอย่างปลอดภัย 6 เดือน
การเปลี่ยนจำเป็นเพื่อให้มีอายุการใช้งานขั้นต่ำหกเดือนก่อนที่ผนังจะลดลงเหลือ 0.5 มม. อุณหภูมิโซเดียมไฮดรอกไซด์ปริมาณมากที่ปลอดภัยสูงสุดสำหรับปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. ที่ความหนาแน่นวัตต์ต่างๆ แสดงไว้ในตารางต่อไปนี้ ค่าต่างๆ เป็นค่าสำหรับอะลูมิเนียมที่ละลายน้ำ 10 กรัม/ลิตร ซึ่งเป็นตัวแทนของอ่างกัดกรด

ความหนาแน่นของวัตต์ (อุณหภูมิเพิ่มขึ้น) อุณหภูมิสูงสุดรวมสูงสุด. 5% NaOH อุณหภูมิสูงสุดรวมสูงสุด. 8% NaOH อุณหภูมิรวมสูงสุด. 10% NaOH อุณหภูมิรวมสูงสุด. 12% NaOH อุณหภูมิรวมสูงสุด. 15% NaOH
4 วัตต์/ซม.² (เพิ่มขึ้น 8 องศา) 74 องศา 68 องศา 62 องศา 57 องศา 52 องศา 6 วัตต์/ซม.² (เพิ่มขึ้น 12 องศา) 70 องศา 64 องศา 58 องศา 53 องศา 48 องศา 8 วัตต์/ซม.² (เพิ่มขึ้น 16 องศา) 66 องศา 60 องศา 54 องศา 49 องศา 44 องศา 10 วัตต์/ซม.² (เพิ่มขึ้น 20 องศา) 62 องศา 56 องศา 50 องศา 45 องศา 40 องศา
สำหรับอ่างกัดกรดอะลูมิเนียม NaOH 10% อุณหภูมิรวม 60C, 6 วัตต์/ซม.^2 (เพิ่มขึ้น 12C พื้นผิว 72C) ขีดจำกัดความปลอดภัยโดยรวมคือ 58C เครื่องทำความร้อนที่อุณหภูมิ 60 องศาเกินขีดจำกัดที่ปลอดภัย และไม่สามารถรับประกันอายุการใช้งานหกเดือนได้ การลดความหนาแน่นของวัตต์ลงเหลือ 4 W/cm2 (เพิ่มขึ้น 8 องศา พื้นผิว 68 องศา) ทำให้ได้ขีดจำกัดที่ปลอดภัยที่ 62 องศา ดังนั้น 60 องศาจึงเหมาะสำหรับการเปลี่ยน-เดือน

การเปลี่ยนแปลงการออกแบบเพื่อยืดอายุการใช้งานมากกว่า 6 เดือน
สถานการณ์การกัดอะลูมิเนียมอาจต้องใช้ปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. และอายุการใช้งานหกเดือนไม่เพียงพอ การปรับเปลี่ยนสามครั้งอาจช่วยยืดอายุการใช้งาน ประการแรกคือการใช้เครื่องทำความร้อนที่ยาวขึ้นเพื่อลดความหนาแน่นของวัตต์ ลดลงจาก 6 วัตต์/ซม.² เป็น 4 วัตต์/ซม.² จากโหมด 6 เดือนเป็น 8-โหมด 12 เดือน อุณหภูมิพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นจะลดลงจาก 12 องศาเป็น 8 องศา การเปลี่ยนแปลงประการที่สองคือการควบคุมความเข้มข้นของอะลูมิเนียมที่ละลายโดยการกรองแบบอ่างอาบน้ำหรือการเปลี่ยนบางส่วน การลดอะลูมิเนียมจาก 15 กรัม/ลิตร เหลือ 5 กรัม/ลิตร สามารถลดอัตราการกัดกร่อนได้ 30–50 % การเปลี่ยนแปลงประการที่สามเกี่ยวข้องกับการใช้โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก เช่น โลหะผสม 600 หรือโลหะผสม 825 ใน NaOH 10–15% ที่ 70 องศา กับอะลูมิเนียมที่ละลายอยู่ วัสดุเหล่านี้มีอัตราการกัดกร่อน<0.1 mm/year, increasing the service life to 5–10 years. For long-term use, engineers should specify Alloy 825 for continuous-use aluminium etching baths using 10% NaOH at 65°C. When specifying the heaters for etching bath service, always provide the correct NaOH concentration, bulk temperature, dissolved aluminium level and the intended replacement interval. The six month replacement threshold for a 1.2 mm 316 sheath is a predictable function of these characteristics therefore allowing precise prediction of heater life in aluminium etching procedures.