Za inženjere postrojenja odgovorne za premosne grejače rashladnog tornja u HVAC sistemima i hlađenje industrijskog procesa, kombinacija recirkulacijske vode sa promenljivom koncentracijom hlorida i isprekidanog rada grejača stvara izazovno okruženje korozije. Voda rashladnog tornja obično sadrži 200-2.000 ppm hlorida iz vode za dopunu i koncentracije isparavanja, sa vrhovima iznad 5.000 ppm tokom ljetnih mjeseci. Bajpas grijači rade kako bi spriječili smrzavanje zimi ili održavali temperaturu procesa, često se uključuju i isključuju uz značajne promjene temperature. Plašt od nehrđajućeg čelika od 1,2 mm 316 je uobičajen zbog zahtjeva za termičkom reakcijom i ograničenja troškova. Ovaj članak identificira specifičnu kombinaciju koncentracije klorida i površinske temperature plašta pri kojoj plašt od 1,2 mm 316 doživljava prodiranje udubljenja unutar 90 dana rada.
Pitting Behavior 316 u vodi rashladnog tornja
Otpornost pittinga 316 u otopinama klorida regulirana je kritičnom temperaturom pittinga, koja se smanjuje kako se koncentracija klorida povećava. U vodi rashladnog tornja sa 500 ppm hlorida, kritična temperatura udubljenja je približno 60°C. Na 1.000 ppm pada na 50°C. Na 2.000 ppm pada na 40°C. Pri 5000 ppm, kritična temperatura je približno 25°C. Za bajpas grijač, temperatura površine omotača je tipično 15-30°C iznad temperature vode u masi zbog gustoće u vatima. Rashladni toranj koji radi na 30°C vode u rasutom stanju sa grijačem od 8 W/cm² proizvodi temperaturu površine plašta od 45-55°C. Ako je koncentracija hlorida 1.000 ppm, kritična temperatura pittinga od 50°C se približava ili premašuje, a taloženje počinje u roku od nekoliko dana do sedmica. Jednom pokrenute, jame se šire brzinom od 0,2-1,0 mm mjesečno u toploj vodi rashladnog tornja, prodirući kroz zid od 1,2 mm za 1-4 mjeseca. Prag penetracije od 90 dana (3 mjeseca) dostiže se kada kombinacija koncentracije klorida i temperature površine omotača dovede do inicijacije jame u roku od 30 dana i završetka širenja u narednih 60 dana.
Kritični pragovi za 90-dnevnu penetraciju
Na osnovu testiranja uranjanjem 316 uzoraka u vodu sintetičkog rashladnog tornja sa tipičnim nivoom rastvorenog kiseonika i pH 7,5–8,5, sledeće kombinacije koncentracije hlorida i temperature površine omotača proizvode prodiranje udubljenja u roku od 90 dana za zid od 1,2 mm.
| Koncentracija hlorida (ppm) | kritična temperatura udubljenja (°C) | Temperatura površine omotača za inicijaciju jame u roku od 30 dana | Brzina širenja jame na temperaturi omotača (mm/mjesec) | Vrijeme do penetracije od 1,2 mm nakon inicijacije (mjeseci) | Ukupni vijek trajanja (mjeseci) |
|---|---|---|---|---|---|
| 300 – 500 | Iznad 60°C | 65 – 70°C | 0,3 – 0,5 | 2,5 – 4 | 3,5 – 5 |
| 500 – 800 | 55 – 60°C | 60 – 65°C | 0,4 – 0,7 | 1,7 – 3 | 2,7 – 4 |
| 800 – 1.200 | 45 – 55°C | 50 – 60°C | 0,5 – 0,9 | 1,3 – 2,5 | 2.3 – 3.5 |
| 1.200 – 1.500 | 40 – 45°C | 45 – 50°C | 0,7 – 1,2 | 1,0 – 1,7 | 2,0 – 2,7 |
| 1.500 – 2.000 | 35 – 40°C | 40 – 45°C | 0,8 – 1,5 | 0,8 – 1,5 | 1,8 – 2,5 |
| 2.000 – 3.000 | 30 – 35°C | 35 – 40°C | 1,0 – 2,0 | 0,6 – 1,2 | 1.6 – 2.2 |
| 3.000 – 5.000 | 25 – 30°C | 30 – 35°C | 1,5 – 2,5 | 0,5 – 0,8 | 1,5 – 1,8 |
Za rashladni toranj sa 1.000 ppm klorida i grijač koji proizvodi temperaturu površine omotača od 55°C, prag penetracije od 90- dana je pređen. Jamice počinju u roku od 30 dana i šire se do 1,2 mm za otprilike 1,5–2,5 mjeseca, dajući ukupan životni vijek od 2,5–3,5 mjeseca – tačno na granici od 90 dana. Na 1500 ppm hlorida sa temperaturom površine omotača od 50°C, ukupni vijek trajanja pada na 2 mjeseca.
Siguran radni vek za 90-dnevni radni vek
Sljedeća tabela daje maksimalnu sigurnu temperaturu vode u rashladnom tornju za plašt od 1,2 mm 316 pri različitim gustoćama u vatima kako bi se postigao 90-dnevni vijek trajanja pri različitim rasponima koncentracija klorida. Vrijednosti osiguravaju da temperatura površine omotača ostane najmanje 5°C ispod kritične temperature udubljenja za specificirani nivo klorida.
| Raspon koncentracije hlorida (ppm) | Kritična temperatura pittinga minus 5°C Sigurnosna granica | Maksimalna bezbedna temperatura rasute mase pri 5 W/cm² (porast od 12°C) | Maksimalna bezbedna temperatura rasute mase pri 8 W/cm² (porast od 20°C) | Maksimalna bezbedna temperatura u rasutom stanju pri 10 W/cm² (porast od 25°C) |
|---|---|---|---|---|
| Ispod 300 ppm | 65°C | 53°C | 45°C | 40°C |
| 300 – 500 ppm | 55°C | 43°C | 35°C | 30°C |
| 500 – 800 ppm | 50°C | 38°C | 30°C | 25°C |
| 800 – 1.200 ppm | 40°C | 28°C | 20°C | 15°C |
| 1.200 – 1.500 ppm | 35°C | 23°C | 15°C | 10°C |
| 1.500 – 2.000 ppm | 30°C | 18°C | 10°C | 5°C |
| Iznad 2.000 ppm | Ispod 25°C | Nije izvodljivo | Nije izvodljivo | Nije izvodljivo |
Za rashladni toranj sa 800 ppm hlorida koji radi na 25°C, omotač od 1,2 mm 316 pri 8 W/cm² proizvodi površinsku temperaturu plašta od približno 45°C. Sigurna granica za 800 ppm je 40°C, tako da grijač prelazi prag. Postizanje radnog vijeka od 90 dana zahtijevalo bi smanjenje gustoće vata na 5 W/cm² (površina 37°C) ili snižavanje temperature vode.
Modifikacije dizajna za produženje životnog vijeka preko 90 dana
Kada uslovi rashladnog tornja zahtijevaju plašt od 1,2 mm 316 i 90-dnevni vijek trajanja je nedovoljan, tri modifikacije dizajna mogu produžiti vijek trajanja. Prvi je da se instalira tajmer ili regulator temperature koji ograničava rad grijača na periode kada je temperatura vode ispod 25°C. Rad samo tokom zimskih mjeseci kada je voda u rashladnom tornju hladna smanjuje vrijeme na povišenim temperaturama plašta. Druga modifikacija je poboljšanje kontrole kemije vode. Održavanje pH iznad 8,0 i dodavanje inhibitora korozije kao što su ortofosfat ili cink može povećati kritičnu temperaturu pittinga za 5-10°C, pomjerajući sigurnu ovojnicu. Treća modifikacija je povećanje brzine vode preko površine grijača. Obilazna petlja sa malim cirkulatorom može povećati protok od stagnirajuće do 1 m/s, smanjujući porast temperature površine omotača sa 20°C na 8-10°C pri istoj gustoći u vatima. Za rashladne tornjeve sa koncentracijom klorida konstantno iznad 1.000 ppm, inženjeri bi trebali specificirati leguru otporniju na pitting, kao što je nehrđajući čelik 317 (3,5% molibden) ili titan. Inkrementalni trošak 317 prema 316 je tipično 15-25%, ali vijek trajanja se proteže od 3-6 mjeseci do 2-3 godine. Za kritične HVAC aplikacije gdje kvar grijača može dovesti do oštećenja od smrzavanja, titan je najpouzdaniji izbor. Kada određujete premosne grijače za rashladne tornjeve, uvijek pribavite podatke o koncentraciji klorida iz više događaja uzorkovanja tijekom godine. Grejač određen za zimske uslove sa 500 ppm hlorida može brzo da pokvari leti kada isparavanje koncentriše hloride do 2000 ppm. Prag penetracije od 90 dana nije fiksni broj već predvidljiva funkcija koncentracije klorida i temperature površine omotača. Mjerenjem oba parametra i primjenom sigurnosnih margina u tabeli, inženjeri mogu predvidjeti vijek trajanja grijača i planirati održavanje, izbjegavajući neočekivane kvarove zaštite od smrzavanja.
