เมื่อเครื่องทำความร้อนแบบตลับพบกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน: คู่มือการเอาชีวิตรอดในการเลือกใช้วัสดุ
การสัมผัสสารเคมีจะทำลายองค์ประกอบความร้อนได้เร็วกว่าปัจจัยการปฏิบัติงานอื่นๆ เกือบทั้งหมด แต่การเลือกวัสดุมักจะได้รับความสนใจเพียงผิวเผินในระหว่างข้อมูลจำเพาะ ข้อสันนิษฐานที่ว่าสแตนเลสทนทานต่อการกัดกร่อนทั้งหมดทำให้เกิดบทเรียนราคาแพงในโรงงานเคมี โรงงานแปรรูปอาหาร และแม้แต่สภาพแวดล้อมการผลิตที่ดูเหมือนจะไม่เป็นพิษเป็นภัย การทำความเข้าใจว่าโลหะผสมต่างๆ ตอบสนองต่อความท้าทายทางเคมีเฉพาะเจาะจงอย่างไร จะแยกอุปกรณ์ที่มีอายุหลายปีออกจากหน่วยที่ต้องเปลี่ยนทุกเดือน
สภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ทำให้เกิดปัญหาการกัดกร่อนที่รุนแรงและพบบ่อยที่สุด อากาศเกลือในบริเวณชายฝั่ง การทำความสะอาดสารเคมีในโรงงานผลิตอาหาร และสารเคมีในกระบวนการผลิตในการผลิตสารเคมี ล้วนทำให้เกิดคลอไรด์ไอออนที่โจมตีเหล็กกล้าไร้สนิมมาตรฐาน 304 ผ่านการแตกร้าวจากการกัดกร่อนแบบรูพรุนและความเครียด กลไกนี้เกี่ยวข้องกับการแทรกซึมของคลอไรด์ของชั้นพาสซีฟออกไซด์ที่ปกติจะปกป้องสเตนเลส ตามมาด้วยการเกิดกรดเฉพาะที่ซึ่งจะละลายโลหะฐานอย่างรวดเร็ว เมื่อการเจาะเริ่มขึ้น การเจาะจะเร็วขึ้นเมื่อหลุมสร้างสภาพแวดล้อมที่มีกรด-หมดลงและมีกรด- ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการโจมตีเพิ่มเติม
โลหะผสม Incoloy 800 และ 840 ให้ความต้านทานคลอไรด์ดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมมาตรฐาน โลหะผสมนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียมเหล่านี้รักษาชั้นพาสซีฟที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่ทำลายสเตนเลส 304 ปริมาณนิกเกิลที่สูงกว่า โดยทั่วไปคือ 30-35% ทำให้เกิดโครงสร้างออกไซด์ที่ทนทานมากขึ้น ระดับโครเมียมประมาณ 20% ให้การปกป้องเพิ่มเติม สำหรับการสัมผัสคลอไรด์อย่างรุนแรง-ชั้นบรรยากาศทางทะเล การใช้เกลือปริมาณมาก หรือการแปรรูปทางเคมี อินคอลอยย์กลายเป็นสิ่งจำเป็นมากกว่าที่จะเป็นเพียงสิ่งที่ดีกว่าเท่านั้น
สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดจำเป็นต้องคำนึงถึงวัสดุที่แตกต่างกัน กรดซัลฟูริก กรดไฮโดรคลอริก และกรดอินทรีย์ต่างๆ โจมตีโลหะผ่านกลไกที่แตกต่างกัน กรดซัลฟิวริกทำให้เกิดการละลายโดยทั่วไปและการแตกตัวของไฮโดรเจน กรดไฮโดรคลอริกแทรกซึมการป้องกันออกไซด์อย่างรุนแรง ความเข้มข้นและอุณหภูมิส่งผลกระทบอย่างมากต่ออัตราการกัดกร่อน-กรดเจือจางที่อุณหภูมิแวดล้อมอาจพิสูจน์ได้ว่าสามารถจัดการได้ ในขณะที่กรดเข้มข้นหรือกรดที่ให้ความร้อนจำเป็นต้องใช้โลหะผสมแปลกใหม่หรือสารเคลือบป้องกัน
สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน แม้จะพบได้ไม่บ่อยในกระบวนการผลิตทั่วไป แต่ก็ปรากฏในการดำเนินการทำความสะอาดและกระบวนการทางเคมีบางอย่าง สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์โจมตีอลูมิเนียมและสแตนเลสบางชนิดผ่านการแตกร้าวแบบกัดกร่อน โลหะผสมนิกเกิลสูงต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ Incoloy เหมาะสำหรับการใช้งานเหล่านี้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นและอุณหภูมิของสารกัดกร่อนจำเพาะจำเป็นต้องมีการตรวจสอบเทียบกับตารางการกัดกร่อน เนื่องจากอัตราการโจมตีเพิ่มขึ้นอย่างมากเหนือเกณฑ์ที่กำหนด
การกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศซึ่งมักถูกประเมินต่ำไป จะค่อยๆ ลดคุณภาพปลอกเครื่องทำความร้อนในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากกระบวนการเผาไหม้ ไอแอมโมเนียจากการทำความเย็นหรือการปฏิบัติงานทางเคมี และไอระเหยอินทรีย์ต่างๆ จะสร้างฟิล์มที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบนพื้นผิวโลหะ การกัดกร่อนของเปลือกภายนอกช่วยลดความหนาของผนัง ทำให้เกิดจุดเจาะที่ทำให้ของเหลวในกระบวนการซึมเข้าไปหรือไฟฟ้ารั่วได้ในที่สุด การตรวจสอบพื้นผิวภายนอกเป็นประจำจะจับการย่อยสลายนี้ก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวร้ายแรง
การกัดกร่อนภายในแม้จะมองเห็นได้น้อย แต่ก็ทำลายล้างได้ไม่แพ้กัน ของเหลวในกระบวนการผลิตที่ไหลผ่านซีลขั้วต่อหรือรอยแตกของปลอกสัมผัสกับองค์ประกอบความต้านทานและฉนวนแมกนีเซียมออกไซด์ การใช้งานทำความร้อนหลายอย่างเกี่ยวข้องกับน้ำ สารละลายที่เป็นน้ำ หรือไอระเหยที่ควบแน่นซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนเมื่อถูกความร้อน แมกนีเซียมออกไซด์แม้จะเป็นตัวนำความร้อนและฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมเมื่อแห้ง แต่จะกลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเมื่อปนเปื้อนด้วยสารละลายไอออนิก ความผิดปกติของกราวด์ การอ่านค่าความต้านทานที่ไม่แน่นอน และความล้มเหลวกะทันหันเป็นผลมาจากการปนเปื้อนภายใน
การป้องกันขั้วต่อช่วยขยายการเลือกวัสดุให้นอกเหนือไปจากตัวปลอกเอง ซีลอีพอกซี สายเทฟลอน และบูทยางซิลิโคนช่วยปกป้องบริเวณเชื่อมต่อที่การป้องกันปลอกสิ้นสุดลง ส่วนประกอบเหล่านี้จะต้องต้านทานสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นและเป็นฉนวนไฟฟ้า ในบรรยากาศที่มีสารเคมีรุนแรง ปลายขั้วต่อมักจะล้มเหลวก่อนส่วนที่ให้ความร้อน ทำให้การปิดผนึกที่เหมาะสมมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกปลอกโลหะผสม
การเคลือบป้องกันเป็นทางเลือกเมื่อโลหะผสมมาตรฐานไม่เพียงพอหรือไม่น่าดึงดูดในเชิงเศรษฐกิจ การเคลือบเซรามิก โพลีเมอร์ และโลหะหลายชนิดช่วยป้องกันสารเคมีบางชนิด อย่างไรก็ตาม สารเคลือบทำให้เกิดความท้าทายในตัวเอง-การขยายตัวเนื่องจากความร้อนไม่ตรงกัน ข้อบกพร่องของรูเข็ม และความเสียหายระหว่างการติดตั้ง เครื่องทำความร้อนแบบเคลือบจำเป็นต้องมีการจัดการอย่างระมัดระวังและอาจต้องมีขั้นตอนการเปลี่ยนทดแทนแบบพิเศษ การตัดสินใจระบุเครื่องทำความร้อนแบบเคลือบกับวัสดุฐานที่ได้รับการอัพเกรดนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของการใช้งานและความสามารถในการบำรุงรักษา
การทดสอบความเข้ากันได้ของสารเคมี แม้จะดูเหมือนชัดเจน แต่ก็มักจะถูกข้ามไปเนื่องจากแรงกดดันด้านเวลาหรือข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับวัสดุ "มาตรฐาน" การทดสอบการจุ่มวัสดุที่อาจเป็นไปได้ในของเหลวในกระบวนการจริง ที่อุณหภูมิการทำงานและด้วยวงจรความร้อน เผยให้เห็นปัญหาที่ข้อมูลในห้องปฏิบัติการอาจพลาดไป ของเหลวในกระบวนการมักมีสิ่งปนเปื้อนเล็กน้อย ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันที่ไม่คาดคิด หรือองค์ประกอบที่เปลี่ยนแปลงซึ่งเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการกัดกร่อน การทดสอบจริง-ในโลก แม้จะเป็นเวอร์ชันที่เรียบง่าย ก็ช่วยป้องกันความประหลาดใจที่มีราคาแพงในอุปกรณ์การผลิต
ผลสะสมของการกัดกร่อนต่อต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ ขับเคลื่อนความประหยัดในการเลือกวัสดุ เครื่องทำความร้อนที่มีราคาสูงกว่าสองเท่าแต่ใช้งานได้นานกว่าห้าเท่าจะให้คุณค่าที่เหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตาม การคำนวณนี้ต้องรวมค่าแรงในการติดตั้ง ต้นทุนการหยุดทำงาน การสูญเสียผลิตภัณฑ์ที่อาจเกิดขึ้น และผลกระทบด้านความปลอดภัยจากความล้มเหลวที่ไม่คาดคิด การจัดซื้อจัดจ้างที่ซับซ้อนจะพิจารณาต้นทุนตลอดอายุการใช้งานมากกว่าราคาซื้อเพียงอย่างเดียว
กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมจำกัดการเลือกใช้วัสดุมากขึ้นเช่นกัน การใช้งานบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสัมผัสกับอาหารและอุปกรณ์ทางการแพทย์ จำกัดโลหะผสมที่ยอมรับได้และการตกแต่งพื้นผิว การปฏิบัติตาม RoHS และคำสั่งที่คล้ายกันส่งผลต่อส่วนประกอบหน้าจอเทอร์มินัลและวัสดุภายใน ข้อจำกัดด้านกฎระเบียบเหล่านี้เพิ่มความซับซ้อนให้กับการเลือกวัสดุ แต่ยังให้คำแนะนำที่ชัดเจนสำหรับตัวเลือกที่ยอมรับได้
