Đối với các kỹ sư quy trình chịu trách nhiệm về lò sưởi ngâm điện trong bể mạ điện, axit sulfuric thường được sử dụng trong các dung dịch mạ đồng, niken và crom. Nồng độ điển hình dao động từ 5–15% axit sulfuric ở nhiệt độ hoạt động 40–60 độ. Vỏ bọc bằng thép không gỉ 316 1,2 mm là phổ biến do hạn chế về không gian trong bể mạ và nhu cầu phản ứng nhiệt nhanh. Tuy nhiên, dưới sự kết hợp cụ thể giữa nồng độ axit và nhiệt độ bề mặt vỏ bọc tăng lên từ mật độ watt, sự ăn mòn chung tăng tốc có thể làm giảm tuổi thọ sử dụng xuống còn sáu tháng hoặc ít hơn. Bài viết này xác định các ngưỡng chính xác mà vỏ bọc 316 1,2 mm cần được thay thế nửa năm{12}}trong dịch vụ làm nóng bồn tắm mạ điện.
Hành vi ăn mòn của 316 trong axit sunfuric loãng ở nhiệt độ bề mặt cao
Ở nồng độ axit sulfuric dưới 15% ở nhiệt độ dưới 50 độ, thép không gỉ 316 thể hiện hành vi thụ động với tốc độ ăn mòn dưới 0,1 mm mỗi năm. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng lên, màng thụ động trở nên kém ổn định hơn. Ở 60 độ, tốc độ ăn mòn trong axit sunfuric 10% tăng lên 0,2–0,4 mm mỗi năm. Ở 70 độ, nó đạt 0,5–1,0 mm mỗi năm. Ở 80 độ, tốc độ vượt quá 2 mm mỗi năm. Đối với vỏ bọc 1,2 mm, độ dày kết cấu tối thiểu để ngăn chặn áp suất là khoảng 0,6 mm. Sự ăn mòn xâm nhập 0,6 mm (từ 1,2 mm đến 0,6 mm) xảy ra trong 6 tháng với tốc độ ăn mòn 1,2 mm mỗi năm. Ngưỡng thay thế sáu{27}}tháng đạt được khi sự kết hợp giữa nồng độ axit và nhiệt độ bề mặt vỏ bọc tạo ra tốc độ ăn mòn khoảng 1,0–1,5 mm mỗi năm.
Ngưỡng quan trọng cho thời gian sử dụng sáu{0}}tháng
Dựa trên thử nghiệm ngâm 316 mẫu trong dung dịch axit sulfuric ở nhiệt độ phù hợp với dịch vụ mạ điện, sự kết hợp sau đây giữa nồng độ axit và nhiệt độ bề mặt vỏ bọc tạo ra tuổi thọ sử dụng tối đa sáu{1}}tháng cho bức tường 1,2 mm.
| Nồng độ axit sunfuric (% trọng lượng) | Nhiệt độ tắm số lượng lớn | Nhiệt độ bề mặt vỏ bọc ở mức 8 W/cm2 (tăng 18 độ) | Tốc độ ăn mòn dự kiến ở nhiệt độ bề mặt | Thời gian giảm 1,2 mm xuống 0,6 mm | Tuổi thọ sử dụng để thay thế |
|---|---|---|---|---|---|
| 5% | 40 độ | 58 độ | 0,15 – 0,30 mm/năm | 2 – 4 năm | 3 – 5 năm |
| 5% | 50 độ | 68 độ | 0,40 – 0,70 mm/năm | 0,9 – 1,5 năm | 1 – 2 năm |
| 5% | 55 độ | 73 độ | 0,70 – 1,20 mm/năm | 0,5 – 0,9 năm | 0,6 – 1 năm |
| 8% | 40 độ | 58 độ | 0,20 – 0,40 mm/năm | 1,5 – 3 năm | 2 – 4 năm |
| 8% | 45 độ | 63 độ | 0,40 – 0,70 mm/năm | 0,9 – 1,5 năm | 1 – 2 năm |
| 8% | 50 độ | 68 độ | 0,70 – 1,20 mm/năm | 0,5 – 0,9 năm | 0,6 – 1 năm |
| 10% | 35 độ | 53 độ | 0,20 – 0,40 mm/năm | 1,5 – 3 năm | 2 – 4 năm |
| 10% | 40 độ | 58 độ | 0,40 – 0,70 mm/năm | 0,9 – 1,5 năm | 1 – 2 năm |
| 10% | 45 độ | 63 độ | 0,70 – 1,20 mm/năm | 0,5 – 0,9 năm | 0,6 – 1 năm |
| 12% | 35 độ | 53 độ | 0,30 – 0,50 mm/năm | 1,2 – 2 năm | 1,5 – 2,5 năm |
| 12% | 40 độ | 58 độ | 0,60 – 1,00 mm/năm | 0,6 – 1,0 năm | 0,8 – 1,2 năm |
| 12% | 45 độ | 63 độ | 1,00 – 1,80 mm/năm | 0,3 – 0,6 năm | 0,4 – 0,7 năm |
| 15% | 30 độ | 48 độ | 0,30 – 0,50 mm/năm | 1,2 – 2 năm | 1,5 – 2,5 năm |
| 15% | 35 độ | 53 độ | 0,60 – 1,00 mm/năm | 0,6 – 1,0 năm | 0,8 – 1,2 năm |
| 15% | 40 độ | 58 độ | 1,20 – 2,00 mm/năm | 0,3 – 0,5 năm | 0,4 – 0,6 năm |
Đối với bể mạ điện sử dụng axit sulfuric 10% ở nhiệt độ khối 45 độ với vỏ bọc 1,2 mm ở mức 8 W/cm2, bề mặt vỏ bọc đạt khoảng 63 độ. Tốc độ ăn mòn dự kiến là 0,7–1,2 mm mỗi năm, giảm độ dày thành 1,2 mm xuống còn 0,6 mm trong 0,5–0,9 năm. Sáu{13}}tháng thay thế là phù hợp. Giảm nhiệt độ khối xuống 40 độ sẽ làm giảm nhiệt độ bề mặt xuống 58 độ, giảm tốc độ ăn mòn xuống 0,4–0,7 mm mỗi năm và kéo dài tuổi thọ lên 1–2 năm.
Lịch thay thế phong bì vận hành an toàn trong sáu{0}}tháng
Bảng sau đây cung cấp nhiệt độ axit sulfuric số lượng lớn an toàn tối đa cho vỏ bọc 1,2 mm 316 ở các mật độ watt khác nhau để đạt được tuổi thọ sử dụng ít nhất sáu tháng trước khi cần thay thế thành giảm xuống 0,6 mm.
| Mật độ Watt (Nhiệt độ tăng) | Nhiệt độ khối tối đa cho 5% H₂SO₄ | Nhiệt độ khối tối đa cho 8% H₂SO₄ | Nhiệt độ khối tối đa cho 10% H₂SO₄ | Nhiệt độ khối tối đa cho 12% H₂SO₄ | Nhiệt độ khối tối đa cho 15% H₂SO₄ |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 W/cm2 (tăng 10 độ) | 63 độ | 58 độ | 53 độ | 50 độ | 45 độ |
| 6 W/cm2 (tăng 14 độ) | 59 độ | 54 độ | 49 độ | 46 độ | 41 độ |
| 8 W/cm2 (tăng 18 độ) | 55 độ | 50 độ | 45 độ | 42 độ | 37 độ |
| 10 W/cm2 (tăng 22 độ) | 51 độ | 46 độ | 41 độ | 38 độ | 33 độ |
| 12 W/cm2 (tăng 26 độ) | 47 độ | 42 độ | 37 độ | 34 độ | 29 độ |
Đối với bể mạ điện điển hình sử dụng axit sulfuric 10% ở nhiệt độ khối 45 độ với 8 W/cm2 (tăng 18 độ, bề mặt 63 độ), giới hạn khối lượng an toàn là 45 độ -cận. Việc giảm mật độ watt xuống 6 W/cm² (tăng 14 độ, bề mặt 59 độ) sẽ mang lại giới hạn lớn an toàn là 49 độ, khiến 45 độ có thể chấp nhận được trong sáu{13}}tháng thay thế.
Sửa đổi thiết kế để kéo dài tuổi thọ hơn sáu tháng
Khi điều kiện mạ điện yêu cầu vỏ bọc 316 1,2 mm và tuổi thọ sáu{2}}tháng là không đủ thì ba lần sửa đổi có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng. Đầu tiên là giảm mật độ watt bằng cách sử dụng lò sưởi dài hơn. Việc giảm từ 8 W/cm² xuống 4 W/cm² sẽ làm giảm mức tăng nhiệt độ bề mặt từ 18 độ xuống 10 độ, chuyển từ chế độ 6{36}}tháng sang chế độ 1–2 năm. Sửa đổi thứ hai là tăng lưu thông axit trên bề mặt lò sưởi. Dòng chảy rối có thể làm giảm mức tăng nhiệt độ bề mặt từ 40–60%, giữ cho vỏ bọc mát hơn. Sửa đổi thứ ba là thêm chất ức chế ăn mòn. Các chất ức chế thương mại đối với axit sulfuric có thể làm giảm tốc độ ăn mòn từ 50–80%. Đối với bể mạ cần 12–15% axit sunfuric ở nhiệt độ 45–50 độ, các kỹ sư nên nâng cấp lên hợp kim cao hơn như Hợp kim 20 hoặc Hợp kim 825. Những vật liệu này duy trì trạng thái thụ động trong axit sunfuric loãng ở nhiệt độ lên tới 80 độ, kéo dài tuổi thọ sử dụng lên 5–10 năm. Khi chỉ định lò sưởi cho dịch vụ mạ điện, luôn cung cấp nồng độ axit chính xác, nhiệt độ khối và khoảng thời gian thay thế mong muốn. Một nhà sản xuất khuyến nghị sử dụng 316 cho axit sulfuric 15% ở 50 độ mà không thảo luận về tuổi thọ sử dụng dự kiến là không đưa ra hướng dẫn có trách nhiệm. Ngưỡng thay thế sáu tháng đối với vỏ bọc 1,2 mm 316 là hàm có thể dự đoán được về nồng độ axit, nhiệt độ khối và mật độ watt, cho phép dự báo chính xác về tuổi thọ của bộ gia nhiệt và lập kế hoạch bảo trì trong hoạt động mạ điện.
