Za procesne inženjere odgovorne za električne imerzione grijače u aluminijskim kupkama za jetkanje za avio-industriju, automobilsku i elektronsku industriju, natrijum hidroksid je primarni jetkač. Tipični rastvori za jetkanje koriste 5-15% NaOH na temperaturama od 60-80 stepeni za uklanjanje aluminijum oksida i rastvaranje metala aluminijuma. Plašt od nerđajućeg čelika od 1,2 mm 316 je uobičajen zbog ograničenja prostora u rezervoarima za jetkanje i zahteva za termičkom reakcijom. Međutim, kombinacija visoke koncentracije kaustike, povišene temperature i produkata rastvaranja aluminija stvara agresivno okruženje. Pod određenim pragovima, opća korozija prodire kroz zid od 1,2 mm u roku od šest mjeseci, što zahtijeva polugodišnju zamjenu. Ovaj članak identificira precizne kombinacije koncentracije{13}}temperatura gdje omotač od 1,2 mm 316 dostigne ograničenje vijeka trajanja od šest- mjeseci.
Korozivno ponašanje 316 u natrijum hidroksidu sa otopljenim aluminijumom
U rastvorima natrijum hidroksida pri koncentracijama iznad 5%, nerđajući čelik 316 može održavati pasivno ponašanje sa stopama korozije ispod 0,1 mm godišnje na temperaturama ispod 60 stepeni. Međutim, kako temperatura raste, pasivni film postaje manje stabilan. Prisustvo rastvorenog aluminijuma od jetkanja ubrzava koroziju formiranjem aluminatnih jona koji napadaju pasivni film. Na 70 stepeni u 10% NaOH bez aluminijuma, stopa korozije je 0,2-0,4 mm godišnje. Sa 10 g/L rastvorenog aluminijuma, stopa se povećava na 0,5-1,0 mm godišnje. Na 80 stepeni sa aluminijumom, stope dostižu 1,0–2,0 mm godišnje. Za plašt od 1,2 mm, minimalna debljina konstrukcije za zadržavanje pritiska je približno 0,5 mm. Prodor korozije od 0,7 mm javlja se za 6 mjeseci pri stopi korozije od 1,4 mm godišnje. Šest-prag zamjene se postiže kada kombinacija koncentracije kaustike, temperature i sadržaja aluminijuma proizvodi stopu korozije od 1,2-1,8 mm godišnje.
Kritični pragovi za šest- radni vijek
Na osnovu testiranja uranjanjem 316 uzoraka u otopine natrijum hidroksida sa otopljenim aluminijumom tipičnim za upotrebu u kadi za jetkanje, sljedeće kombinacije koncentracije kaustike i temperature površine omotača proizvode šest-mjesečni maksimalni vijek trajanja za zid od 1,2 mm.
| Koncentracija natrijum hidroksida (težinski %) | otopljeni aluminijum (g/L) | Temperatura u kupki | Temperatura površine omotača na 6 W/cm² (porast od 12 stepeni) | Očekivana stopa korozije | Vrijeme za smanjenje od 1,2 mm do 0,5 mm | Vek trajanja |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5% | 5 | 70 stepeni | 82 stepena | 0,4 – 0,7 mm/god | 1,0 – 1,8 godina | 12 – 22 mjeseca |
| 5% | 10 | 70 stepeni | 82 stepena | 0,6 – 1,0 mm/god | 0,7 – 1,2 godine | 8 – 14 mjeseci |
| 5% | 15 | 70 stepeni | 82 stepena | 0,8 – 1,3 mm/god | 0,5 – 0,9 godina | 6 – 11 mjeseci |
| 8% | 5 | 65 stepeni | 77 stepeni | 0,5 – 0,9 mm/god | 0,8 – 1,4 godine | 9 – 17 mjeseci |
| 8% | 10 | 65 stepeni | 77 stepeni | 0,8 – 1,3 mm/god | 0,5 – 0,9 godina | 6 – 11 mjeseci |
| 8% | 15 | 65 stepeni | 77 stepeni | 1,0 – 1,6 mm/god | 0,4 – 0,7 godina | 5 – 8 mjeseci |
| 10% | 5 | 60 stepeni | 72 stepena | 0,6 – 1,0 mm/god | 0,7 – 1,2 godine | 8 – 14 mjeseci |
| 10% | 10 | 60 stepeni | 72 stepena | 0,9 – 1,5 mm/god | 0,5 – 0,8 godina | 6 – 9 mjeseci |
| 10% | 15 | 60 stepeni | 72 stepena | 1,2 – 1,9 mm/god | 0,4 – 0,6 godina | 5 – 7 mjeseci |
| 12% | 5 | 55 stepeni | 67 stepeni | 0,8 – 1,3 mm/god | 0,5 – 0,9 godina | 6 – 11 mjeseci |
| 12% | 10 | 55 stepeni | 67 stepeni | 1,1 – 1,8 mm/god | 0,4 – 0,6 godina | 5 – 7 mjeseci |
| 12% | 15 | 55 stepeni | 67 stepeni | 1,4 – 2,2 mm/god | 0,3 – 0,5 godina | 4 – 6 mjeseci |
| 15% | 5 | 50 stepeni | 62 stepena | 1,0 – 1,6 mm/god | 0,4 – 0,7 godina | 5 – 8 mjeseci |
| 15% | 10 | 50 stepeni | 62 stepena | 1,3 – 2,0 mm/god | 0,4 – 0,5 godina | 4 – 6 mjeseci |
| 15% | 15 | 50 stepeni | 62 stepena | 1,6 – 2,5 mm/god | 0,3 – 0,4 godine | 3 – 5 mjeseci |
Za aluminijumsku kupku za jetkanje koja koristi 10% NaOH sa 10 g/L rastvorenog aluminijuma na 60 stepeni zapreminske temperature sa omotačem od 1,2 mm pri 6 W/cm², površina omotača dostiže približno 72 stepena. Očekivana stopa korozije je 0,9-1,5 mm godišnje, smanjujući zid na 0,5 mm za 5-8 mjeseci. Zamjena za šest- mjeseci je odgovarajuća.
Sigurna radna omotnica za šest-mjesečni raspored zamjene
Sljedeća tabela daje maksimalnu sigurnu temperaturu natrijum hidroksida u rasutom stanju za omotač od 1,2 mm 316 pri različitim gustoćama u vatima kako bi se postigao najmanje šest mjeseci radnog vijeka prije nego što se smanji zid na 0,5 mm zahtijeva zamjenu. Vrijednosti pretpostavljaju 10 g/L rastvorenog aluminijuma tipičnog za kupke za jetkanje.
| Gustoća vata (porast temperature) | Maksimalna temperatura mase za 5% NaOH | Maksimalna temperatura mase za 8% NaOH | Maksimalna temperatura za 10% NaOH | Maksimalna temperatura za 12% NaOH | Maksimalna temperatura za 15% NaOH |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 W/cm² (podizanje od 8 stepeni) | 74 stepena | 68 stepeni | 62 stepena | 57 stepeni | 52 stepena |
| 6 W/cm² (12 stepeni porasta) | 70 stepeni | 64 stepena | 58 stepeni | 53 stepena | 48 stepeni |
| 8 W/cm² (podizanje od 16 stepeni) | 66 stepeni | 60 stepeni | 54 stepena | 49 stepeni | 44 stepena |
| 10 W/cm² (rast od 20 stepeni) | 62 stepena | 56 stepeni | 50 stepeni | 45 stepeni | 40 stepeni |
Za aluminijsku kupku za nagrizanje koja koristi 10% NaOH na 60 stepeni zapreminske temperature sa 6 W/cm² (12 stepeni porasta, 72 stepena površine), bezbedna granica zapremine je 58 stepeni. Na 60 stepeni, grijač prelazi sigurnu granicu, a vijek trajanja od šest- mjeseci nije zagarantovan. Smanjenje gustine u vatima na 4 W/cm² (8 stepeni porasta, 68 stepeni površine) daje sigurnu granicu zapremine od 62 stepena, što čini 60 stepeni prihvatljivim za šest-mjesečnu zamjenu.
Modifikacije dizajna za produženje životnog vijeka na više od šest mjeseci
Kada uslovi nagrizanja aluminijuma zahtevaju omotač od 1,2 mm 316 i šest-mjesečni životni vek nije dovoljan, tri modifikacije mogu produžiti vijek trajanja. Prvi je smanjenje gustoće u vatima korištenjem dužeg grijača. Smanjenje sa 6 W/cm² na 4 W/cm² smanjuje porast temperature površine sa 12 stepeni na 8 stepeni, prelazeći sa 6-mjesečnog režima na režim od 8-12 mjeseci. Druga modifikacija je kontrola koncentracije rastvorenog aluminijuma kroz filtraciju u kadi ili delimičnu zamenu. Smanjenje količine aluminijuma sa 15 g/L na 5 g/L može smanjiti stopu korozije za 30–50%. Treća modifikacija je nadogradnja na leguru na bazi nikla-kao što je legura 600 ili legura 825. Ovi materijali održavaju stope korozije ispod 0,1 mm godišnje u 10-15% NaOH na 70 stepeni sa otopljenim aluminijumom, produžavajući vijek trajanja na 5-10 godina. Za kupke za nagrizanje aluminijuma koje rade na 10% NaOH i 65 stepeni uz kontinuiranu upotrebu, inženjeri bi trebali specificirati Alloy 825 za pouzdanu dugotrajnu uslugu. Kada specificirate grijače za servis kupke za jetkanje, uvijek navedite točnu koncentraciju NaOH, temperaturu u rasutom stanju, nivo rastvorenog aluminijuma i željeni interval zamene. Šestomesečni prag zamene za plašt od 1,2 mm 316 je predvidljiva funkcija ovih parametara, omogućavajući precizno predviđanje životnog veka grejača u operacijama jetkanja aluminijuma.
