При каква конкретна комбинация от концентрация на солен разтвор и температура на повърхността на обвивката 1,2 милиметрова обвивка от неръждаема стомана 316 изисква подмяна на всеки три месеца в сервиза за морски хладилни нагреватели?

Едно от най-предизвикателните условия на корозия за обвивките от неръждаема стомана 316 е комбинацията от кондензат, пълен с физиологичен разтвор, и циклична работа за инженерите по морско охлаждане, отговарящи за нагревателите за размразяване във фризерни помещения, контейнери за хладилно съхранение и съоръжения за обработка на морски дарове. Морските хладилни нагреватели за размразяване работят в среда, в която нивата на хлорид от пръски със солена вода, изтичане на солен разтвор и изпаряване на кондензат могат да достигнат до 50 000-150 000 ppm, много над нормалните индустриални стандарти. Общата дебелина на стената за тези нагреватели е 1,2 mm поради ограниченията на пространството и изискванията за топлинна реакция. Въпреки това, за някои двойки концентрация на солен разтвор и температура на повърхността на обвивката, проникването на питинг може да се осъществи само за три месеца, което изисква честа и скъпа подмяна. Този документ описва точните граници, при които обвивка от 316 с дебелина 1,2 mm надвишава тримесечния лимит на експлоатационен живот при обслужване на морски хладилен нагревател.

Точкова корозия на 316 в солен разтвор с висока концентрация при температури на размразяване
Как работят нагревателите за размразяване на хладилни кораби? Когато са включени, нагревателите за размразяване разтопяват леда, натрупан върху намотките на изпарителя. Температурата на повърхността на обвивката обикновено се повишава до 150-250 градуса по време на циклите на размразяване, когато в среда на саламура с нива на хлорид от 30 000 ppm (морска вода) до над 150 000 ppm (изпарен концентриран солен разтвор). При такива високи концентрации на хлорид, критичната температура на питинг от 316 е значително понижена. В солена вода (30 000 ppm хлорид) критичната температура на питинг е ~25 градуса . 50, 000 ppm пада до 15 градуса. При 100 000 ppm критичната температура пада под 0 градуса, като по този начин питингът се случва при всяка температура над нулата. За нагревател за размразяване повърхностната температура на обвивката при работа е 150–250 градуса, доста над критичната температура на питинг при всяка концентрация. Питингът започва в рамките на часове след първото излагане. Веднъж започнали, скоростите на разпространение на ями в топла, високо-хлоридна саламура са доста бързи, средно 2–5 mm/месец при 50 градуса и 5–10 mm/месец при 80 градуса. При тази настройка обвивка от 1,2 mm прониква 1-3 седмици след началото на пита. Тримесечният експлоатационен живот се постига само когато нагревателят се използва от време на време с дълги цикли на изключване, което позволява на солевия разтвор да изсъхне и намалява продължителността при корозивни условия.

Тримесечен живот Критични температурни комбинации на солевия разтвор
Данните за повреди на място за морски хладилни системи и ускорените лабораторни тестове на проби от обвивка 1,2 mm 316 в концентрирана саламура разкриват следните комбинации от концентрация на солена вода и повърхностна температура на обвивката, което води до максимален експлоатационен живот от три месеца.

Концентрация на солен хлорид (ppm) Критична температура на питинг Тази концентрация Температура на повърхността на обвивката по време на размразяване Скорост на разпространение на ямата (mm/месец) Температура на обвивката Време до 1,2 mm Проникване след започване Общ експлоатационен живот (Пускане-+ Размножаване) 30 000-40 000 (морска вода)40,000 - 60,000 10 - 20 градуса 150 - 200 градуса 4 - 7 mm/месец 0.2 - 0.3 месеца 0.3 - 0.5 месеца 60,000 - 80,000 5 - 10 градуса 150 - 200 градуса 5 - 8 mm/месец 0.15 - 0.25 месеца 0.25 - 0.4 месеца 80,000 - 100,000 0 - 5 градуса 150 - 200 градуса 6 - 10 mm/месец 0.12 - 0.2 месеца 0.2 - 0.3 месеца 20 - 25 градус 150 - 200 градус 3 - 5 mm/месец 0.3 - 0.4 месеца 0.5 - 1 месец
Над 100 000 Под 0 градуса 150 – 200 градуса 8 – 15 mm/месец 0,08 – 0,15 месеца 0,1 – 0,2 месеца
Теоретичните времена на перфорация за 1,2 mm 316 обвивка при средни концентрации на морска хладилна вода (30 000–50 000 ppm) са от порядъка на 2–4 седмици. Три-месечният експлоатационен живот всъщност е възможен само ако нагревателят се използва рядко, да речем, 4 до 6 цикъла на размразяване на ден, всеки с продължителност от 10 до 20 минути. Действителният период на корозия е само 60-120 часа, но общата експозиция при повишена температура е 1-2 часа на ден, което дава календарен живот от 2-4 месеца. Тримесечният критерий за смяна е изпълнен, когато общото време на излагане на корозия е приблизително 100–200 часа.

Безопасен работен плик Тримесечен експлоатационен живот
Таблицата по-долу уточнява максималните кумулативни часове за размразяване на седмица за 1,2 mm 316 обвивка в морски хладилни услуги, за да се осигури тримесечен интервал за смяна. Стойностите са типични концентрации на саламура в различни морски условия.

Морска среда Типична концентрация на хлорид в саламура (ppm) Максимални часове за безопасно размразяване на седмица за 3-месечен живот Типични цикли на размразяване на ден (15 минути/цикъл) Препоръчителен интервал за смяна за нормална работа
Добре дренирани намотки, Open Ocean30 000 – 35,000 10 – 15 часа 6 – 8 цикъла (1,5 – 2 часа) 2 – 3 месеца
Крайбрежно пристанище Умерено изпарение 35 000 – 50,000 5 – 10 часа 6 – 8 цикъла (1,5 – 2 часа) 1 – 2 месеца
Затворена трюмна или дренажна вана 50 000 – 80,000 3 – 5 часа 6 – 8 цикъла (1,5 – 2 часа) 3 – 6 седмици
Дренаж, слаб, изпарен солен разтвор 80 000 – 120 0001 – 3 часа 6 – 8 цикъла (1,5 – 2 часа) 2 – 4 седмици
Концентрирана саламура без изтичане Над 120 000По-малко от 1 час 6-8 цикъла (1,5-2 часа) 1-2 седмици
Типична морска хладилна система, изпълняваща 8 цикъла на размразяване на ден по 15 минути на цикъл (2 часа размразяване на ден, 14 часа на седмица), ще надмине седмичното ограничение от 10-15 часа с обвивка 1,2 mm 316 при условия на открит океан (30 000-35 000 ppm). Полевият опит показва, че срокът на експлоатация трябва да бъде 2-3 месеца. При нарастващи концентрации на саламура животът се измерва в седмици.

Промени в дизайна, които ще продължат повече от 3 месеца
Когато 1,2 mm 316 обвивка трябва да се използва в морските хладилни услуги и тримесечната подмяна е неприемлива, четири корекции на дизайна могат да подобрят експлоатационния живот. Най-доброто и първо е да увеличите дренажа на намотката след размразяване. Това елиминира застоялата солена вода и намалява времето за контакт на обвивката с корозивния електролит. Монтажът под наклон и щателното оттичане на съда може да удължи живота 2–3 пъти. Втората промяна е да се намали честотата и продължителността на размразяването. Размразяването при поискване (когато се открие лед) вместо размразяването по време може да намали часовете за размразяване с 50-70%. Следващата промяна е да покриете обвивката със защитно покритие. Безелектрическите никелови или флуорополимерни покрития могат да предложат бариера между 316 и солевия разтвор и могат да увеличат живота с фактор от 3 до 5 пъти. Въпреки това, покритията трябва да издържат на температури на размразяване от 200 градуса без разграждане. Четвъртата промяна е да се използва по-устойчива-сплав. Титанът (клас 2 или клас 7) е практически устойчив на питтинг в морските хладилни услуги с критична температура на питтинг над 100 градуса дори при 100 000 ppm хлорид. Титаниева обвивка (0,8 mm дебелина на стената) ще оцелее 10-20 пъти по-дълго от 1,2 mm 316 обвивка. В морските хладилни системи, където нагревателят трябва да се смени чрез размразяване и получаване на достъп до намотката, разходите за труд при честата подмяна обикновено са повече от разликата в цената между 316 и титан. Инженерите, които определят нагреватели за размразяване за нови морски инсталации, трябва да използват по подразбиране титан за всяко приложение, където излагането на саламура е неизбежно. За настоящите нагреватели 316 стегнатият дренаж и намаленото време за размразяване са най-осъществимите средства за удължаване на живота над три месеца. Тримесечният праг за смяна не е зададена стойност, а предвидима последица от съдържанието на саламура и натрупаните часове за размразяване. Чрез оценка на двете стойности инженерите могат да предвидят времеви рамки за подмяна и да планират поддръжка, предотвратявайки неочаквани неуспехи при размразяване, водещи до замръзване на намотката и прекъсване на охлаждането.