ปลอกสแตนเลส 316 ขนาด 1.2 มิลลิเมตร จำเป็นต้องเปลี่ยนทุกๆ สามเดือนในบริการเครื่องทำความร้อนสำหรับการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิของกรดซัลฟิวริกรวมกันโดยเฉพาะหรือไม่

วิศวกรกระบวนการที่ทำงานกับเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มไฟฟ้าในการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ผ่านกระบวนการซัลเฟตทราบดีว่าตลอดขั้นตอนการย่อยและไฮโดรไลซิส ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก 15 ถึง 25% ที่อุณหภูมิ 80 ถึง 110 องศาเป็นเรื่องปกติ สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่มีพื้นที่จำกัด- จำเป็นต้องใช้ปลอกสแตนเลส 316 ขนาด 1.2 มม. เป็นครั้งคราว แม้ว่าความเข้มข้น อุณหภูมิ และการไหลของความร้อนที่สูงจากความหนาแน่นของวัตต์จะทำให้เกิดสภาวะการกัดกร่อนที่รุนแรงเป็นพิเศษก็ตาม ด้วยเกณฑ์ขั้นต่ำบางประการ การกัดกร่อนโดยทั่วไปสามารถซึมผ่านผนังขนาด 1.2 มม. ได้ภายในสามเดือน และนั่นหมายความว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ทุกๆ สามเดือน ในการศึกษานี้ เราระบุความเข้มข้นที่แน่นอน-สภาวะอุณหภูมิที่ปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. มีอายุการใช้งานจำกัดสามเดือน

ความต้านทาน 316 ต่อการกัดกร่อนโดยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่อุณหภูมิสูง
ที่อุณหภูมิสูงกว่า 80 องศา สแตนเลส 316 จะตกอยู่ในขอบเขตการกัดกร่อนแบบแอคทีฟในกรดซัลฟิวริก 15–25% อัตราการกัดกร่อนไม่เป็นแบบพาสซีฟแต่แอคทีฟสูง ตั้งแต่ 2 มม. ถึง 10 มม. ต่อปี ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและอุณหภูมิเฉพาะ ช่วงที่รุนแรงที่สุดคือ 90–100 องศา โดยมีกรดซัลฟิวริก 18–22% ซึ่งอัตราสามารถเกิน 15 มม./ปี ความหนาของโครงสร้างขั้นต่ำสำหรับกักเก็บความดันสำหรับเปลือก 1.2 มม. อยู่ที่ 0.4 มม.. 3.2 มม./ปี อัตราการกัดกร่อนจะให้การเจาะทะลุ 0.8 มม. (1.2 มม.-0.4 มม.) ใน 3 เดือน ความเข้มข้นของกรดรวมและอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือกเมื่อรวมกัน ส่งผลให้อัตราการกัดกร่อนประมาณ 3–5 มิลลิเมตรต่อปี จนถึงขีดจำกัดการเปลี่ยนทดแทนสามเดือน

เกณฑ์วิกฤตอายุการใช้งานสาม-เดือน
จากการทดสอบการแช่ตัวอย่าง 316 ตัวอย่างในกรดซัลฟิวริกที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ การใช้ร่วมกันต่อไปนี้ให้อายุการใช้งานสูงสุดสาม-เดือนสำหรับผนัง 1.2 มม.

ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก (น้ำหนัก %) อุณหภูมิของสารละลายจำนวนมาก อุณหภูมิของพื้นผิวเปลือกที่ 6 วัตต์/ซม. (เพิ่มขึ้น 12 องศา) อัตราการกัดกร่อนที่คาดหวังที่อุณหภูมิพื้นผิว เวลาในการลด 1.2 มม. ถึง 0.4 มม. อายุการใช้งานในการเปลี่ยน
15% 80 องศา 92 องศา 1.5 – 2.5 มม./ปี 0.3 – 0.5 ปี 4 – 6 เดือน
15% 85 องศา 97 องศา 2.5 – 4.0 มม./ปี 0.2 – 0.3 ปี 2.5 – 4 เดือน
15% 90 องศา 102 องศา 4.0 – 6.0 มม./ปี 0.13 – 0.20 ปี 1.5 – 2.5 เดือน
18% 75 องศา 87 องศา 2.0 – 3.0 มม./ปี 0.27 – 0.40 ปี 3 – 5 เดือน
18% 80 องศา 92 องศา 3.0 – 5.0 มม./ปี 0.16 – 0.27 ปี 2 – 3.5 เดือน
18% 85 องศา 97 องศา 5.0 – 8.0 มม./ปี 0.10 – 0.16 ปี 1.2 – 2 เดือน
20% 70 องศา 82 องศา 2.5–4.0 มม./ปี 0.20–0.32 ปี 2.5–4 เดือน
20% 75 องศา 87 องศา 4.0 – 6.0 มม./ปี 0.13 – 0.20 ปี 1.5 – 2.5 เดือน
20% 80 องศา 92 องศา 6.0 – 10.0 มม./ปี 0.08 – 0.13 ปี 1 – 1.5 เดือน
22% 65 องศา 77 องศา 3.0 – 5.0 มม./ปี 0.16 – 0.27 ปี 2 – 3.5 เดือน
22% 70 องศา 82 องศา 5.0 – 8.0 มม./ปี 0.10 – 0.16 ปี 1.2 – 2 เดือน
22% 75 องศา 87 องศา 8.0 – 12.0 มม./ปี 0.07 – 0.10 ปี 0.8 – 1.2 เดือน
25% 60 องศา 72 องศา 3.0 ? 5.0 มม./ปี 0.16 ? 0.27 ปี 2 ? 3.5 เดือน
25% 65 องศา 77 องศา 5.0 – 8.0 มม./ปี 0.10 – 0.16 ปี 1.2 – 2 เดือน
25% 70 องศา 82 องศา 8.0 – 12.0 มม./ปี 0.07 – 0.10 ปี 0.8 – 1.2 เดือน
สำหรับเครื่องปฏิกรณ์การย่อยไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ใช้กรดซัลฟิวริก 20% ที่อุณหภูมิรวม 80 องศา โดยมีปลอก 1.2 มม. ที่ 6 วัตต์/ซม.² อุณหภูมิพื้นผิวของปลอกจะอยู่ที่ประมาณ 92 องศา อัตราการกัดกร่อนที่คาดการณ์ไว้คือ 6-10 มม. ต่อปี ส่งผลให้ผนัง 1.2 มม. ลดลงเหลือ 0.4 มม. ใน 1-1.5 เดือน. 3 การเปลี่ยนเดือนถือเป็นเรื่องดี ชีวิตจริงคือ 1-2 เดือน

กำหนดการทดแทน 3 เดือน ซองปฏิบัติการที่ปลอดภัย
ตารางต่อไปนี้แสดงอุณหภูมิรวมที่ปลอดภัยสูงสุดสำหรับกรดซัลฟิวริกสำหรับปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. ที่ความหนาแน่นวัตต์ต่างๆ เพื่อให้มีอายุการใช้งานอย่างน้อยสามเดือนก่อนเปลี่ยนที่ผนังลดลงเหลือ 0.4 มม.

ความหนาแน่นของวัตต์ (อุณหภูมิเพิ่มขึ้น) อุณหภูมิรวมสูงสุดสำหรับ 15% H2SO4 อุณหภูมิรวมสูงสุดสำหรับ 18% H2SO4 อุณหภูมิรวมสูงสุดสำหรับ 20% H2SO4 อุณหภูมิรวมสูงสุดสำหรับ 22% H2SO4 อุณหภูมิรวมสูงสุดสำหรับ 25% H2SO4 4 W/cm2 (เพิ่มขึ้น 8 องศา) 86 องศา 80 องศา 76 องศา 72 องศา 66 องศา 6 W/cm2 (12 องศา สูงขึ้น) 82 องศา 76 องศา 72 องศา 68 องศา 62 องศา 8 W/cm2 (เพิ่มขึ้น 16 องศา) 78 องศา 72 องศา 68 องศา 64 องศา 58 องศา 10 W/cm2 (เพิ่มขึ้น 20 องศา) 74 องศา 68 องศา 64 องศา 60 องศา 54 องศา
ขีดจำกัดปริมาณที่ปลอดภัยสำหรับกระบวนการไทเทเนียมไดออกไซด์คือ 76 องศา (กรดซัลฟิวริก 18% อุณหภูมิรวม 80 องศา 6 วัตต์/ซม.² (เพิ่มขึ้น 12 องศา พื้นผิว 92 องศา)) เครื่องทำความร้อนอยู่เหนือขีดจำกัดความปลอดภัยที่ 80 องศา และไม่รับประกันอายุการใช้งานสามเดือน ขีดจำกัดความปลอดภัยจำนวนมากที่ 80 องศา -ส่วนขอบ แม้ที่ 4 W/cm2

การเปลี่ยนแปลงการออกแบบเพื่อยืดอายุการใช้งานเกินสามเดือน
หากสภาวะกระบวนการไทเทเนียมไดออกไซด์กำหนดปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. และมีอายุการใช้งานสามเดือนไม่เพียงพอ การเปลี่ยนแปลงสองอย่างอาจช่วยได้ แต่แนะนำให้อัปเกรดโลหะผสมเป็นอย่างยิ่ง การเปลี่ยนแปลงครั้งแรกคือการเพิ่มความยาวที่ให้ความร้อนสูงสุดเพื่อลดความหนาแน่นของวัตต์ให้มากที่สุด ด้วย 4 W/cm2 อัตราการกัดกร่อน 2–4 มม./ปีในกรดซัลฟิวริก 18–20% ที่ 80 องศาสามารถทำได้ ดังนั้นอายุการใช้งานจึงจำกัดอยู่ที่ 3–6 เดือน การปรับปรุงประการที่สองคือการใช้เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ เช่น 2205 หรือเหล็กกล้าไร้สนิมซิลิคอนสูง- เช่น ล้อแม็ก 20 ในกรดซัลฟิวริก 20% ที่ 80 องศา ล้อแม็ก 20 จะลดอัตราการกัดกร่อนให้น้อยกว่า 0.5 มม. ต่อปี ซึ่งยืดอายุการใช้งานได้ถึง 2-3 ปี. 316 โดยทั่วไปแล้วเหล็กสเตนเลสจะไม่เหมาะสำหรับเครื่องทำความร้อนแบบแช่ในระหว่างขั้นตอนการย่อยและไฮโดรไลซิสของ การผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ วิศวกรควรระบุปลอกหุ้มโลหะผสม 20, โลหะผสม 825 หรือแทนทาลัม{27}}เพื่อการบริการที่เชื่อถือได้ เมื่อระบุเครื่องทำความร้อนสำหรับการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ ให้ระบุปริมาณกรด อุณหภูมิรวม และรอบการทำงานที่คาดการณ์ไว้เสมอ คำแนะนำที่มีความรับผิดชอบคืออย่าเสนอ 316 สำหรับกรดซัลฟิวริก 20% ที่ 80 องศาโดยไม่พูดถึงการกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว สำหรับธุรกิจส่วนใหญ่ การเปลี่ยนทดแทนรายไตรมาสไม่สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจ อายุการใช้งานที่คาดเดาได้แต่สั้นเพียงสามเดือนในการเปลี่ยน การปรับปรุงโลหะผสมคือคำตอบทางวิศวกรรมที่ถูกต้อง