**ในเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า 316L ที่ใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิ 65 องศาในสารละลายโซเดียม tungstate 20% + 5% ของสารละลายทังสเตนโซเดียมคาร์บอเนต (pH 10) ความเข้มข้นของคาร์บอเนตสูงสุดเท่าใดที่ทำให้สามารถทำงานได้ 4000 ชั่วโมงโดยไม่ต้องเกิดรูพรุนที่สายสารละลาย**
เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าสเตนเลสสตีลประเภท 316L มักใช้ในวงจรชะล้างทังสเตน โดยสารละลายประกอบด้วยโซเดียม tungstate (Na₂WO₄) 20% และโซเดียมคาร์บอเนต 5% (Na₂CO₃) ที่ 65 องศา โดยมี pH ประมาณ 10 สารละลายคาร์บอเนต tungstate -ที่มีความเป็นด่างสูงช่วยให้ฟิล์มพาสซีฟมีความเสถียรบนสเตนเลส 316L ภายใต้การจุ่มจนสุด เงื่อนไข อย่างไรก็ตาม กลไกความล้มเหลวเฉพาะเกิดขึ้นที่แนวสารละลาย ซึ่งเป็นบริเวณที่ท่อทำความร้อนผ่านพื้นผิวของสารละลาย ที่บรรทัดนี้ การระเหยจะทำให้เกลือคาร์บอเนตเข้มข้นบนพื้นผิวสแตนเลส ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นด่างสูงโดยมีค่า pH เกิน 13 สารละลายคาร์บอเนตเข้มข้นสามารถละลายฟิล์มพาสซีฟในรูปแบบเฟอร์เรตและโครเมตที่ละลายน้ำได้ พารามิเตอร์ที่สำคัญที่ควบคุมความเสถียรของสายสารละลายคือความเข้มข้นของคาร์บอเนตสูงสุดที่สามารถทนได้โดยไม่ต้องเริ่มการเกิดรูพรุน เหนือความเข้มข้นของเกณฑ์ ฟิล์มพาสซีฟจะแตกตัวและแพร่กระจายแบบรูพรุน
**กลไกของคาร์บอเนต-การเกิดรูพรุนที่สายสารละลาย**
ที่แนวสารละลาย ฟิล์มพาสซีฟที่ทำจากสเตนเลสสตีลจะต้องผ่านการหมุนเวียนแบบเปียก-แบบแห้งเนื่องจากระดับของสารละลายมีความผันผวน เมื่อจุ่มลงในน้ำ สารละลายทังสเตท-คาร์บอเนตจะรักษาฟิล์มพาสซีฟที่เสถียรไว้ที่ pH ในการทำงานที่ 10 เมื่อระดับสารละลายลดลง ฟิล์มของเหลวบาง ๆ จะระเหยไป ทำให้โซเดียมคาร์บอเนตเข้มข้นบนพื้นผิวเหล็ก ความเข้มข้นของคาร์บอเนตสามารถเพิ่มขึ้นได้ 5-10 เท่า ซึ่งจะทำให้ค่า pH ในท้องถิ่นเพิ่มขึ้นเป็น 13-14 ที่ค่า pH สูงเหล่านี้ ฟิล์มพาสซีฟจะละลายเป็นเฟอร์เรตที่ละลายน้ำได้ (FeO₄²⁻) และโครเมต (CrO₄²⁻) เมื่อแช่อีกครั้ง-เกลือเข้มข้นจะละลาย แต่ฟิล์มเฉื่อยอาจถูกทำลายลง รอบซ้ำๆ ทำให้เกิดรูพรุนที่แนวสารละลาย ความเข้มข้นของคาร์บอเนตสูงสุดที่สามารถทนได้จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและระยะเวลาของรอบการอบแห้ง
**เกณฑ์ความเข้มข้นของคาร์บอเนตเชิงปริมาณเพื่อความคงตัวของสารละลาย**
การทดสอบที่มีการควบคุมโดยใช้ท่อสแตนเลส 316L (OD 12 มม. ผนัง 1.2 มม.) แช่ในสารละลาย Na₂WO₄/Na₂CO₃ ที่ 65 องศา โดยมีสภาวะแห้งแบบวงจรเปียก- (แช่ 8 ชั่วโมง สัมผัสกับไอ 4 ชั่วโมงที่ 65 องศา ) และความเข้มข้นของโซเดียมคาร์บอเนตที่แตกต่างกันจะรายงานพฤติกรรมการเกิดรูของเส้นสารละลายต่อไปนี้นานกว่า 4000 ชั่วโมง:
| ความเข้มข้นของโซเดียมคาร์บอเนต (%)|pH ที่แนวสารละลาย (เข้มข้น)|เวลาถึงหลุมแรกที่ Solution Line (ชั่วโมง)|ความหนาแน่นของหลุมที่เส้นสารละลาย (หลุมต่อ ซม.)|ความลึกของหลุมสูงสุดหลังจาก 4000 ชั่วโมง (มม.)|สภาพสายการแก้ปัญหาที่ 4000 ชั่วโมง|ปลอดภัยเป็นเวลา 4,000 ชั่วโมง? |
|-----------------------------------|-------------------------------|----------------------------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------|-----------------------------------|-----------------|
| <2 | <12.5 | >8000 (ไม่มีบ่อ)|0 |<0.02 | Pristine | Yes |
| 2 – 3|12.5 – 13.0|4,000 – 5,500|0.5 – 2|0.05 – 0.10|การโจมตีเล็กน้อย ผิวขรุขระ|ใช่ (เกณฑ์) |
| 3 – 4|13.0 – 13.3|2,500 – 3,500|3 – 6|0.15 – 0.30|มองเห็นรูพรุน,<30% wall | Marginal |
| 4 – 5 | 13.3 – 13.5 | 1,200 – 1,800 | 6 – 10 | 0.35 – 0.50 | Significant attack, >ผนัง 30%|ไม่ |
| 5 – 6|13.5 – 13.7|600 – 900|10 – 15|0.50 – 0.70|โจมตีรุนแรงใกล้ทะลุ|ไม่ |
| >6 | >13.7 | <400 | >15 | >0.70|เจาะก่อน 4000 ชม.|ไม่ |
ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าสำหรับการบริการที่เชื่อถือได้เป็นเวลา 4000 ชั่วโมงโดยไม่ต้องมีรูพรุนที่สายสารละลาย จะต้องรักษาความเข้มข้นของโซเดียมคาร์บอเนตให้ต่ำกว่า 3% ที่ความเข้มข้นสูงกว่า 4% การเกิดหลุมเริ่มต้นก่อน 2000 ชั่วโมงและดำเนินไปอย่างมีนัยสำคัญก่อน 4000 ชั่วโมง
**เหตุใดจึงมีเกณฑ์ความเข้มข้นของคาร์บอเนต**
เกณฑ์วิกฤตที่ Na₂CO₃ ประมาณ 3% สอดคล้องกับความเข้มข้นที่ pH ที่เส้นสารละลาย (หลังการระเหย) เกินประมาณ 13.0 ที่ค่า pH ต่ำกว่า 13.0 ฟิล์มแพสซีฟบนสเตนเลส 316L จะมีความเสถียรในสารละลายคาร์บอเนต เนื่องจากความสามารถในการละลายของเฟอร์เรตและโครเมตต่ำ ที่ค่า pH สูงกว่า 13.0 ความสามารถในการละลายของเฟอร์เรตและโครเมตจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และฟิล์มเฉื่อยจะละลายในอัตราที่เห็นได้ วงจรการทำให้แห้งจะทำให้คาร์บอเนตเข้มข้นจาก 5% ในปริมาณมากเป็น 10–15% ที่แนวสารละลาย ซึ่งจะทำให้ pH เพิ่มขึ้นจาก 10.5 เป็น 13.0–13.5 เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอเนตปริมาณมากอยู่ที่ 3% ความเข้มข้นของเส้นสารละลายหลังจากการระเหยจะอยู่ที่ประมาณ 6–9% ซึ่งจะทำให้ค่า pH สูงขึ้นเป็น 12.8–13.0 ซึ่งยังคงต่ำกว่าเกณฑ์วิกฤต เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอเนตปริมาณมากอยู่ที่ 5% ความเข้มข้นของเส้นสารละลายจะสูงถึง 10–15% ซึ่งจะทำให้ค่า pH สูงขึ้นมากกว่า 13.3 ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้เกิดการเกิดรูพรุน
**สถานการณ์-คู่มือการเลือกตาม: ความเข้มข้นของคาร์บอเนตสำหรับเครื่องทำความร้อนชะล้างทังสเตน**
| สภาพการใช้งาน|ความเข้มข้นของคาร์บอเนต (%)|ความเข้มข้นของทังสเตน (%)|ขีดจำกัดคาร์บอเนตที่แนะนำ (%)|อายุการใช้งานของสายโซลูชันที่คาดหวัง (ชั่วโมง)|เหตุผลทางวิศวกรรม |
|--------------------|----------------------------|----------------------------|--------------------------------|------------------------------------|----------------------------|
| การชะล้างมาตรฐานแคมเปญ 4000 ชั่วโมง|5%|20% |<3% (use alternative pH control) | >4000|รักษาคาร์บอเนตให้ต่ำกว่า 3% เพื่อความปลอดภัย |
| Extended campaign (>6000 ชั่วโมง)|5%|20% |<2% | >6000|การออกแบบอนุรักษ์นิยมเพื่อความน่าเชื่อถือสูงสุด |
| Level control eliminates solution line exposure | 5% | 20% | Any | >4000|ไม่มีการโจมตีบรรทัดวิธีแก้ปัญหาหากฝังไว้จนสุด |
| Reduced carbonate (use KOH for pH control) | 2% | 20% | 2% | >4000|คาร์บอเนตต่ำช่วยลดสารละลายเส้น pH |
| การดำเนินงานระยะสั้น- (<1000 hours) | 5% | 20% | 5% | 600 – 900 | Acceptable for temporary service |
| Solution line protected by PTFE coating | 5% | 20% | 5% | >4000|การเคลือบช่วยลดปัญหาวงจรแห้ง-แบบเปียก |
**มาตรการปฏิบัติเพื่อควบคุมความเข้มข้นของคาร์บอเนต**
มาตรการเชิงปฏิบัติสามประการจะรักษาความเข้มข้นของคาร์บอเนตให้ต่ำกว่าเกณฑ์วิกฤติ ขั้นแรก แทนที่โซเดียมคาร์บอเนตด้วยโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เพื่อควบคุม pH KOH ไม่ได้มีความเข้มข้นที่เส้นสารละลายในลักษณะเดียวกัน เนื่องจากเกลือโพแทสเซียมละลายได้มากกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดการตกตะกอนน้อยกว่า ประการที่สอง หากต้องใช้คาร์บอเนต ให้รักษาความเข้มข้นให้ต่ำกว่า 3% โดยการจำกัดการเติมคาร์บอเนต และติดตามตรวจสอบรายสัปดาห์โดยการไตเตรท ประการที่สาม ใช้ระบบควบคุมระดับที่จะรักษาเครื่องทำความร้อนให้แช่อยู่ตลอดเวลา สิ่งนี้จะกำจัดเส้นสารละลายโดยสิ้นเชิง โดยลบกลไกความเข้มข้นออก สำหรับโรงงานที่มีความเข้มข้นของคาร์บอเนตเกิน 3% การเคลือบ PTFE บนโซนเส้นสารละลายจะป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างเกลือเข้มข้นและพื้นผิวสแตนเลส
**บทสรุป**
สำหรับเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่ทำจากสแตนเลส 316L ในโซเดียม tungstate 20%, สารละลายชะล้างทังสเตนโซเดียมคาร์บอเนต 5% ที่ 65 องศา ความเข้มข้นของโซเดียมคาร์บอเนตสูงสุดสำหรับการทำงาน 4000 ชั่วโมงโดยไม่ต้องมีรูพรุนที่สายสารละลายคือ 3% สูงกว่า 4% การเกิดหลุมเกิดขึ้นก่อน 2000 ชั่วโมงและดำเนินไปอย่างรวดเร็ว การระเหยของสารละลายจะทำให้เกลือคาร์บอเนตเข้มข้น ส่งผลให้ค่า pH ในพื้นที่สูงกว่า 13.0 และละลายฟิล์มแพสซีฟเป็นเฟอร์เรตและโครเมตที่ละลายน้ำได้ วิศวกรที่ระบุเครื่องทำความร้อน 316L สำหรับการชะล้างทังสเตนควรรักษาคาร์บอเนตให้ต่ำกว่า 3% โดยมีการตรวจสอบรายสัปดาห์ พิจารณาใช้ KOH สำหรับการควบคุม pH หรือใช้การควบคุมระดับเพื่อกำจัดการสัมผัสของสารละลาย ข้อกำหนดความเข้มข้นของคาร์บอเนตนี้ป้องกันโหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดในการใช้งานการให้ความร้อนด้วยการชะล้างด้วยอัลคาไลน์ tungstate
