สำหรับวิศวกรโรงงานที่รับผิดชอบเครื่องทำความร้อนบายพาสหอทำความเย็นในระบบ HVAC และการทำความเย็นในกระบวนการอุตสาหกรรม การรวมกันของน้ำหมุนเวียนที่มีความเข้มข้นของคลอไรด์แปรผันและการทำงานของเครื่องทำความร้อนเป็นระยะๆ ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนที่ท้าทาย โดยทั่วไปน้ำคูลลิ่งทาวเวอร์ประกอบด้วยคลอไรด์ 200–2,000 ppm จากน้ำแต่งหน้าและความเข้มข้นของการระเหย โดยมีจุดสูงสุดมากกว่า 5,000 ppm ในช่วงฤดูร้อน เครื่องทำความร้อนแบบบายพาสทำงานเพื่อป้องกันการแช่แข็งในฤดูหนาว หรือเพื่อรักษาอุณหภูมิของกระบวนการ ซึ่งมักจะเปิดและปิดโดยมีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ปลอกสแตนเลส 316 ขนาด 1.2 มม. เป็นเรื่องปกติเนื่องจากข้อกำหนดการตอบสนองต่อความร้อนและข้อจำกัดด้านต้นทุน บทความนี้ระบุถึงส่วนผสมเฉพาะของความเข้มข้นของคลอไรด์และอุณหภูมิพื้นผิวของปลอกหุ้ม โดยที่ปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. ประสบการเจาะทะลุแบบรูพรุนภายใน 90 วันนับจากวันใช้งาน
พฤติกรรมแบบบ่อของ 316 ในน้ำคูลลิ่งทาวเวอร์
ความต้านทานการเกิดรูพรุนที่ 316 ในสารละลายคลอไรด์จะถูกควบคุมโดยอุณหภูมิการเกิดหลุมวิกฤต ซึ่งจะลดลงเมื่อความเข้มข้นของคลอไรด์เพิ่มขึ้น ในน้ำหล่อเย็นทาวเวอร์ที่มีคลอไรด์ 500 ppm อุณหภูมิของบ่อวิกฤตจะอยู่ที่ประมาณ 60°C ที่ 1,000 ppm อุณหภูมิจะลดลงเหลือ 50°C ที่ 2,000 ppm อุณหภูมิจะลดลงเหลือ 40°C ที่ 5,000 ppm อุณหภูมิวิกฤตจะอยู่ที่ประมาณ 25°C สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบบายพาส โดยทั่วไปอุณหภูมิพื้นผิวของปลอกจะสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำเทกอง 15–30°C เนื่องจากความหนาแน่นของวัตต์ หอหล่อเย็นที่ทำงานที่อุณหภูมิน้ำปริมาณ 30°C พร้อมด้วยเครื่องทำความร้อนที่ 8 วัตต์/ซม.² จะให้อุณหภูมิพื้นผิวของปลอกอยู่ที่ 45–55°C หากความเข้มข้นของคลอไรด์อยู่ที่ 1,000 ppm อุณหภูมิของบ่อวิกฤติที่ 50°C จะถูกเข้าใกล้หรือเกิน และการเกิดบ่อจะเกิดขึ้นภายในไม่กี่วันหรือหลายสัปดาห์ เมื่อเริ่มต้นแล้ว หลุมจะแพร่กระจายในอัตรา 0.2–1.0 มม. ต่อเดือนในน้ำหล่อเย็นทาวเวอร์ที่อบอุ่น โดยเจาะผนัง 1.2 มม. ใน 1–4 เดือน ถึงเกณฑ์การเจาะทะลุ 90 วัน (3 เดือน) เมื่อการรวมกันของความเข้มข้นของคลอไรด์และอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือกทำให้เกิดการเริ่มต้นของหลุมภายใน 30 วันและการขยายพันธุ์เสร็จสิ้นภายใน 60 วันต่อจากนี้
เกณฑ์ที่สำคัญสำหรับการเจาะข้อมูล 90 วัน
จากการทดสอบการแช่ตัวอย่าง 316 ตัวอย่างในน้ำหอหล่อเย็นสังเคราะห์ที่มีระดับออกซิเจนละลายน้ำโดยทั่วไปและ pH 7.5–8.5 ความเข้มข้นของคลอไรด์และอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือกที่รวมกันต่อไปนี้ทำให้เกิดการเจาะทะลุแบบรูพรุนภายใน 90 วันสำหรับผนังขนาด 1.2 มม.
| ความเข้มข้นของคลอไรด์ (ppm) | อุณหภูมิบ่อวิกฤติ (°C) | อุณหภูมิพื้นผิวของฝักสำหรับการเริ่มต้นหลุมภายใน 30 วัน | อัตราการขยายพันธุ์ของหลุมที่อุณหภูมิฝัก (มม./เดือน) | เวลาถึงการเจาะ 1.2 มม. หลังจากเริ่มต้น (เดือน) | อายุการใช้งานรวม (เดือน) |
|---|---|---|---|---|---|
| 300 – 500 | สูงกว่า 60°C | 65 – 70°ซ | 0.3 – 0.5 | 2.5 – 4 | 3.5 – 5 |
| 500 – 800 | 55 – 60°ซ | 60 – 65°ซ | 0.4 – 0.7 | 1.7 – 3 | 2.7 – 4 |
| 800 – 1,200 | 45 – 55°ซ | 50 – 60°ซ | 0.5 – 0.9 | 1.3 – 2.5 | 2.3 – 3.5 |
| 1,200 – 1,500 | 40 – 45°ซ | 45 – 50°ซ | 0.7 – 1.2 | 1.0 – 1.7 | 2.0 – 2.7 |
| 1,500 – 2,000 | 35 – 40°ซ | 40 – 45°ซ | 0.8 – 1.5 | 0.8 – 1.5 | 1.8 – 2.5 |
| 2,000 – 3,000 | 30 – 35°ซ | 35 – 40°ซ | 1.0 – 2.0 | 0.6 – 1.2 | 1.6 – 2.2 |
| 3,000 – 5,000 | 25 – 30°ซ | 30 – 35°ซ | 1.5 – 2.5 | 0.5 – 0.8 | 1.5 – 1.8 |
สำหรับหอทำความเย็นที่มีคลอไรด์ 1,000 ppm และเครื่องทำความร้อนที่ผลิตอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือก 55°C จะข้ามเกณฑ์การเจาะทะลุ 90- วัน หลุมเริ่มต้นภายใน 30 วันและขยายเป็น 1.2 มม. ในเวลาประมาณ 1.5–2.5 เดือน ทำให้มีอายุรวม 2.5–3.5 เดือนที่ขอบเขต 90 วัน ที่อุณหภูมิพื้นผิวเปลือก 50°C คลอไรด์ 1,500 ppm อายุการใช้งานทั้งหมดจะลดลงเหลือ 2 เดือน
ซองปฏิบัติการที่ปลอดภัยสำหรับอายุการใช้งาน 90 วัน
ตารางต่อไปนี้แสดงอุณหภูมิน้ำของหอทำความเย็นแบบเทกองที่ปลอดภัยสูงสุดสำหรับปลอก 1.2 มม. 316 ที่ความหนาแน่นวัตต์ต่างๆ เพื่อให้มีอายุการใช้งาน 90 วันในช่วงความเข้มข้นของคลอไรด์ที่แตกต่างกัน ค่าต่างๆ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิพื้นผิวของปลอกยังคงอยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิการเจาะที่สำคัญสำหรับระดับคลอไรด์ที่ระบุอย่างน้อย 5°C
| ช่วงความเข้มข้นของคลอไรด์ (ppm) | อุณหภูมิในบ่อวิกฤติลบ 5°C ขอบด้านความปลอดภัย | อุณหภูมิรวมที่ปลอดภัยสูงสุดที่ 5 วัตต์/ซม.² (เพิ่มขึ้น 12°C) | อุณหภูมิรวมที่ปลอดภัยสูงสุดที่ 8 วัตต์/ซม.² (เพิ่มขึ้น 20°C) | อุณหภูมิรวมที่ปลอดภัยสูงสุดที่ 10 วัตต์/ซม.² (เพิ่มขึ้น 25°C) |
|---|---|---|---|---|
| ต่ำกว่า 300 ppm | 65°ซ | 53°ซ | 45°ซ | 40°ซ |
| 300 – 500 แผ่นต่อนาที | 55°ซ | 43°ซ | 35°ซ | 30°ซ |
| 500 – 800 แผ่นต่อนาที | 50°ซ | 38°ซ | 30°ซ | 25°ซ |
| 800 – 1,200 แผ่นต่อนาที | 40°ซ | 28°ซ | 20°ซ | 15°ซ |
| 1,200 – 1,500 แผ่นต่อนาที | 35°ซ | 23°ซ | 15°ซ | 10°ซ |
| 1,500 – 2,000 แผ่นต่อนาที | 30°ซ | 18°ซ | 10°ซ | 5°ซ |
| สูงกว่า 2,000 ppm | ต่ำกว่า 25°C | ไม่สามารถทำได้ | ไม่สามารถทำได้ | ไม่สามารถทำได้ |
สำหรับหอทำความเย็นที่มีคลอไรด์ 800 ppm ที่ทำงานที่อุณหภูมิน้ำรวม 25°C ปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. ที่ 8 วัตต์/ซม.² จะให้อุณหภูมิพื้นผิวของปลอกประมาณ 45°C ขีดจำกัดที่ปลอดภัยสำหรับ 800 ppm คือ 40°C ดังนั้นเครื่องทำความร้อนจึงเกินเกณฑ์ การบรรลุอายุการใช้งาน 90 วันจะต้องลดความหนาแน่นของวัตต์ลงเหลือ 5 วัตต์/ซม.² (พื้นผิว 37°C) หรือลดอุณหภูมิของน้ำปริมาณมากลง
การปรับเปลี่ยนการออกแบบเพื่อยืดอายุการใช้งานเกิน 90 วัน
เมื่อสภาพหอหล่อเย็นต้องใช้ปลอก 316 ขนาด 1.2 มม. และอายุการใช้งาน 90- วันไม่เพียงพอ การปรับเปลี่ยนการออกแบบสามประการสามารถยืดอายุการใช้งานได้ ประการแรกคือการติดตั้งตัวจับเวลาหรือตัวควบคุมอุณหภูมิที่จำกัดการทำงานของเครื่องทำความร้อนในช่วงเวลาที่อุณหภูมิของน้ำรวมต่ำกว่า 25°C การทำงานเฉพาะในช่วงฤดูหนาวเมื่อน้ำจากหอหล่อเย็นเย็นจะช่วยลดเวลาที่อุณหภูมิของเปลือกสูงขึ้น การปรับเปลี่ยนประการที่สองคือการปรับปรุงการควบคุมเคมีของน้ำ การรักษา pH ให้สูงกว่า 8.0 และการเพิ่มสารยับยั้งการกัดกร่อน เช่น ออร์โธฟอสเฟตหรือสังกะสี สามารถเพิ่มอุณหภูมิของรูพรุนที่สำคัญได้ 5–10°C ซึ่งจะทำให้ขอบเขตที่ปลอดภัยเปลี่ยนไป การปรับเปลี่ยนประการที่สามคือการเพิ่มความเร็วน้ำที่ไหลผ่านพื้นผิวเครื่องทำความร้อน วงบายพาสที่มีตัวหมุนเวียนขนาดเล็กสามารถเพิ่มการไหลจากนิ่งเป็น 1 m/s ช่วยลดอุณหภูมิพื้นผิวของปลอกที่เพิ่มขึ้นจาก 20°C เป็น 8–10°C ที่ความหนาแน่นวัตต์เท่าเดิม สำหรับหอทำความเย็นที่มีความเข้มข้นของคลอไรด์สม่ำเสมอสูงกว่า 1,000 ppm วิศวกรควรระบุโลหะผสมที่ทนต่อการเกิดรูพรุนมากขึ้น เช่น สแตนเลส 317 (โมลิบดีนัม 3.5%) หรือไทเทเนียม ต้นทุนส่วนเพิ่ม 317 ส่วน 316 โดยทั่วไปคือ 15–25% แต่อายุการใช้งานขยายจาก 3–6 เดือนเป็น 2–3 ปี สำหรับการใช้งาน HVAC ที่สำคัญซึ่งความล้มเหลวของตัวทำความร้อนอาจนำไปสู่ความเสียหายจากการแช่แข็ง ไทเทเนียมเป็นตัวเลือกที่น่าเชื่อถือที่สุด เมื่อระบุเครื่องทำความร้อนแบบบายพาสสำหรับหอทำความเย็น ให้รับข้อมูลความเข้มข้นของคลอไรด์จากเหตุการณ์การเก็บตัวอย่างหลายครั้งตลอดทั้งปี เครื่องทำความร้อนที่กำหนดไว้สำหรับฤดูหนาวที่มีคลอไรด์ 500 ppm อาจทำงานล้มเหลวอย่างรวดเร็วในฤดูร้อน เมื่อการระเหยทำให้คลอไรด์เข้มข้นถึง 2,000 ppm เกณฑ์การเจาะทะลุ 90 วันไม่ใช่ตัวเลขคงที่ แต่เป็นฟังก์ชันที่คาดเดาได้ของความเข้มข้นของคลอไรด์และอุณหภูมิพื้นผิวของเปลือก ด้วยการวัดพารามิเตอร์ทั้งสองและการใช้ระยะขอบด้านความปลอดภัยในตาราง วิศวกรสามารถคาดการณ์อายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อนและวางแผนการบำรุงรักษาได้ หลีกเลี่ยงความล้มเหลวในการป้องกันการแช่แข็งที่ไม่คาดคิด
