Pada Gabungan Khusus Kepekatan Asid Sulfurik dan Suhu Apakah Sarung Keluli Tahan Karat 2.0 Milimeter 316 Memerlukan Penurunan Di Bawah 5 Watt Setiap Sentimeter Persegi untuk Mencegah Kakisan Aktif dalam Mandian Penjerukan Logam?

Jurutera proses membina pemanas rendaman elektrik untuk mandi penjerukan logam di kilang keluli dan industri fabrikasi logam menghadapi salah satu keadaan paling teruk untuk sarung keluli tahan karat 316 apabila berhadapan dengan asid sulfurik pada suhu yang melampau. Mandian penjerukan biasanya dikendalikan pada suhu 60 hingga 90 darjah dan kepekatan asid sulfurik 10 hingga 25%, selalunya dengan garam besi terlarut, yang merumitkan lagi tingkah laku kakisan. Ketebalan dinding 2.0 mm selalunya dipilih untuk membenarkan kakisan dan memberikan keanjalan mekanikal kepada pergolakan mandi dan sentuhan dengan bahan kerja. Walau bagaimanapun, berjalan pada ketumpatan watt biasa 8-12 W/cm2 menyebabkan suhu permukaan sarung menjadi 20-40oC lebih tinggi daripada suhu mandi pukal, yang boleh menyebabkan sarung memasuki rejim kakisan aktif dengan kadar kakisan lebih daripada 5 mm setahun. Dalam kertas kerja ini, kami mengenal pasti gabungan kepekatan suhu yang berkenaan yang mana sarung 2.0 mm 316 perlu dikurangkan di bawah 5 W/cm2 untuk kekal di dalam rejim kakisan pasif.

316 Keluli Tahan Karat dalam Asid Sulfurik: Peralihan daripada Pasif kepada Aktif
Perkara 30 menyatakan bahawa dalam asid sulfurik, peralihan aktif-pasif keluli tahan karat 316 sebahagian besarnya bergantung pada suhu dan kepekatan . Kadar kakisan adalah < 0.2 mm yr−1 dalam rejim pasif. Dalam kadar rejim aktif ialah 5-20 mm setahun. Sempadan peralihan keadaan mandi penjerukan mengikut lengkung tertentu. Suhu peralihan untuk 10 peratus. asid sulfurik adalah kira-kira 55 darjah C. Pada 15% ialah peralihan 45 darjah. Pada 20% ia turun kepada 38 darjah . Ia meningkat sehingga 32 darjah . - 25%. Untuk pemanas dalam mandi pukal pada 70 darjah dengan asid sulfurik 15%, keadaan pukal sahaja sudah melebihi suhu peralihan 45 darjah - tab mandi secara aktif menghakis kepada 316 tanpa fluks haba. 316 tidak sesuai dalam keadaan ini tanpa mengira ketebalan dinding atau ketumpatan watt. Walau bagaimanapun, banyak mandian penjerukan berada dalam zon peralihan di mana keadaan pukal adalah pasif, tetapi suhu permukaan sarung yang meningkat, disebabkan oleh fluks haba, menolak sarung ke dalam rejim aktif. Peningkatan suhu dari pukal ke permukaan sarung adalah sekitar 25–30 darjah untuk sarung 2.0 mm pada 10 W/cm². Mandian pukal pada 40 darjah dengan asid 15 % (pasif) menghasilkan suhu permukaan sarung 65-70 darjah , yang melebihi peralihan 45 darjah, kakisan jadi aktif berlaku pada permukaan sarung walaupun hakikatnya mandi pukal adalah pasif.

Ambang Penurunan Kritikal 2.0 Milimeter Sarung
Mengurangkan keperluan daripada ujian kakisan 316 sampel, pada suhu dan kepekatan yang berkaitan dengan mandi penjerukan, adalah seperti berikut. Sarung dengan dinding 2.0 mm. Nilai ialah ketumpatan watt maksimum yang mengekalkan suhu permukaan sarung sekurang-kurangnya 5 darjah di bawah-suhu peralihan aktif pasif untuk kepekatan pukal yang diberikan.

Kepekatan Asid Sulfurik Pukal Suhu Mandian Pukal Pasif-Suhu Peralihan Aktif pada Kepekatan Ini Suhu permukaan sarung maksimum (peralihan – margin keselamatan 5 darjah)Maks. Ketumpatan Watt yang dibenarkan untuk 2.0 mm. Tindakan Disyorkan Sarung 10% 30 darjah 55 darjah 50 darjah 12 W/cm² Selamat pada ketumpatan watt standard
10% 40 darjah 55 darjah 50 darjah 6 W/cm² Kurangkan 10% 45 darjah 55 darjah 50 darjah 3 W/cm2 Marginal; Pertimbangkan peningkatan aloi 10% Di atas 48 darjah 55 darjah 50 darjah Tidak mungkinTitanium atau Aloi 20
15% 25oC 45oC 40oC 10 W/cm2 Selamat dalam ketumpatan watt sederhana
15% 30 darjah 45 darjah 40 darjah 6 W/cm² Penurunan perlu
15% 35 darjah 45 darjah 40 darjah 2 W/cm2 Tidak praktikal menukar aloi
15% Di atas 38 darjah 45 darjah 40 darjah Tidak boleh 316 tidak praktikal
20% 20 darjah 38 darjah 33 darjah 8 W/cm² Selamat pada ketumpatan watt rendah
20% 25C 38C 33C 4 W/cm2 Penurunan utama 20% Di atas 28C 38C 33C Tidak mungkin 316 tidak sesuai
25% <25°C 32°C 27°C <3 W/cm² 316 not recommended
25% > 25 darjah 32 darjah 27 darjah Tidak boleh Gunakan Aloi 20 atau Titanium
Untuk mandi penjerukan biasa pada 15% asid sulfurik dan suhu pukal 35 darjah, sarung 2.0 mm 316 mestilah pada atau di bawah 2 W/cm2 untuk mengelakkan kakisan aktif. Pada ketumpatan watt ini pemanas akan menjadi pemanas panjang yang tidak praktikal untuk keperluan kuasa purata 10-20 kW. Jadi 316 tidak sesuai untuk perkhidmatan ini. Jurutera harus mempertimbangkan untuk menggunakan Alloy 20 (Carpenter 20) atau Alloy 825, kedua-duanya mempunyai suhu peralihan pasif-aktif 30–50 darjah lebih tinggi daripada 316 dalam asid sulfurik.

Perubahan Reka Bentuk untuk Mencegah Hakisan Aktif Tanpa Mengurangkan
Jika keadaan mandi penjerukan hampir dengan sempadan peralihan dan sarung 2.0 mm 316 sudah tersedia atau perlu, tiga pelarasan reka bentuk boleh mengelakkan kakisan aktif tanpa menurunkan ketumpatan watt di bawah had praktikal. Yang pertama adalah untuk meningkatkan peredaran asid merentasi permukaan pemanasan. Aliran gelora dengan halaju 1–2 m/s mengurangkan kenaikan suhu permukaan sarung daripada 25–30 kepada 10–15 darjah , yang boleh menghalang sarung daripada mencapai titik peralihan. Perubahan kedua ialah menambah agen pengoksidaan dalam mandian. Penambahan kecil ion ferik atau hidrogen peroksida boleh mengalihkan{12}}peralihan aktif pasif kepada suhu yang lebih tinggi sebanyak 10-20 darjah C, kembali kepada tingkah laku pasif. Perubahan ketiga ialah reka bentuk pemanas dwi-watt yang mempunyai ketumpatan kuasa yang lebih rendah di bahagian bawah tab mandi dengan suhu paling tinggi disebabkan oleh stratifikasi . Untuk kebanyakan aplikasi mandi penjerukan penyelesaian kejuruteraan adalah untuk menaik taraf daripada 316 kepada aloi yang lebih tahan. Biasanya perbezaan kos antara sarung 2.0 mm 316 dan sarung Aloi 20 dengan saiz yang sama ialah 30-50%, tetapi hayat perkhidmatan bertambah baik dari bulan kepada 5-10 tahun. Apabila menentukan pemanas untuk mandi penjerukan, jurutera harus membekalkan pembekal dengan komposisi lengkap mandi, julat suhu dan tahap pergolakan yang dijangkakan. Jika pengilang mengesyorkan 316 untuk 15% asid sulfurik pada 50 darjah dan tidak bercakap tentang penurunan nilai atau kemungkinan kakisan aktif, mereka tidak memberi nasihat yang cekap. Perubahan daripada kakisan pasif kepada aktif dalam asid sulfurik adalah pantas dan tanpa belas kasihan. Sarung 2.0 mm yang kehilangan 5 mm/thn dalam kakisan aktif akan berlubang dalam masa kurang daripada 5 bulan. Meremehkan<5 W/cm 2 is seldom feasible for commercial pickling baths, therefore alloy upgrade remains the only reliable remedy for most applications.