لوله های گرمایش الکتریکی غوطه ور به طور گسترده ای برای کنترل دمای آبزی پروری، گرمایش مایع ترشی مواد غذایی، آب در گردش صنعتی و پیش گرمایش فاضلاب استفاده می شود. این محیط ها معمولاً حاوی یون های کلرید، اسیدهای آلی ضعیف و مقدار کمی مواد قلیایی هستند. لوله های گرمایشی ساخته شده از فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ درجه پایین-به سرعت دچار خوردگی حفره ای و سوراخ شدن لوله می شوند که خطرات نشت الکتریکی و توقف غیرمنتظره تولید را به همراه خواهد داشت. به عنوان یک ماده آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی، 316 لوله گرمایش فولاد ضد زنگ مدتهاست که سهم بازار قطعات گرمایش ضد خوردگی معمولی را به خود اختصاص داده است. اکثر خریداران و تکنسینهای سایت میخواهند مزایای مواد منحصر به فرد آن را در مقایسه با عناصر گرمایش تیتانیوم، کوارتز و PFA، و همچنین محدوده قابل اجرا و نقصهای ذاتی آن در استفاده صنعتی واقعی، روشن کنند. این مقاله رقابت اصلی و محدودیت های کاربردی خود را از طریق مقایسه پارامترهای بصری توضیح می دهد.
بهبود هسته فولاد ضد زنگ 316 نسبت به فولاد ضد زنگ معمولی 304، افزودن عنصر مولیبدن به فرمول آلیاژی است. مولیبدن به طور موثر خوردگی حفرهای ایجاد شده توسط یونهای کلرید را مهار میکند، که علت اصلی خرابی لوله گرمایش در محیطهای آب شور و فاضلاب است. در طی چرخه های مکرر گرمایش و سرمایش، یک لایه فشرده غیرفعال سازی اکسید کروم روی سطح لوله تشکیل می شود که از فرسایش مواد پایه فلزی توسط مولکول های خورنده جلوگیری می کند. علاوه بر این، فولاد ضد زنگ 316 دارای عملکرد انبساط و انقباض حرارتی پایدار است. در اثر ضربههای سرد و گرم متناوب طولانیمدت ترک نمیخورد یا تغییر شکل دائمی ایجاد نمیکند و از عملکرد آببندی لولههای گرمایش اطمینان میدهد و از نفوذ مایعی که سیمهای مقاومت داخلی را میسوزاند جلوگیری میکند.
表格
| نوع مواد | مقاومت در برابر کلرید و اسید ضعیف | حداکثر دمای کار طولانی مدت{0} | میانگین عمر سرویس | مشکل پردازش | سطح هزینه جامع |
|---|---|---|---|---|---|
| فولاد ضد زنگ 316 | توانایی ضد{0}}حفره شدن قوی | 550 درجه | 22-34 ماه | پایین | متوسط |
| فولاد ضد زنگ 304 | به راحتی توسط کلرید خورده می شود | 420 درجه | 7-12 ماه | پایین | پایین |
| تیتانیوم خالص | عملکرد ضد خوردگی عالی | 770 درجه | 36-58 ماه | بالا | بسیار بالا |
| کوارتز-با خلوص بالا | فقط اسیدی-مقاوم است و توسط قلیایی آسیب دیده است | 1170 درجه | 9-17 ماه | متوسط | متوسط |
از جدول می توان دریافت که فولاد ضد زنگ 316 در شرایط خوردگی خفیف و متوسط تعادل بهینه بین اثر استفاده و هزینه اقتصادی را به دست می آورد. برای شرکتهای کوچک و متوسط-که نیاز به نصب تجهیزات گرمایشی در مقادیر زیاد دارند، لولههای گرمایشی تیتانیوم فشار زیادی را برای خرید یک بار- وارد میکنند. لوله های گرمایش کوارتز شکننده هستند و به راحتی در حین حمل و نقل، نصب و تمیز کردن شکسته می شوند و در نتیجه هزینه های جایگزین اضافی را به همراه دارند. لوله های فولادی ضد زنگ معمولی 304 به تعمیر و نگهداری و تعویض مکرر نیاز دارند که در درازمدت باعث انباشته شدن هزینه های کار و مواد اضافی می شود. در مقابل، فولاد ضد زنگ 316 دارای فرآیندهای خمشی و جوشکاری بالغ است که می تواند شکاف های کوچک را در اتصالات مهر و موم شده مستعد تراوش مایع به حداقل برساند. تعمیر و نگهداری روزانه فقط به پاک کردن سطح ساده نیاز دارد و هزینه کلی سیستم گرمایش را تا حد زیادی کاهش می دهد.
علیرغم مزایای جامع آن، فولاد ضد زنگ 316 محدودیت های کاربردی واضحی دارد. هنگامی که برای مدت طولانی در معرض{2}}محلول مخلوط اسید قوی غلیظ یا اسید{3}}در دمای بالا قرار میگیرد، فیلم غیرفعالسازی سطح آن آسیبهای جبرانناپذیری را متحمل میشود که منجر به خوردگی سریع و ریزش دیواره لوله میشود. برای چنین محیط های شیمیایی شدید، بخاری های با پوشش تیتانیوم یا PFA جایگزین های مناسب تری هستند. اگر محیط گرمایش آب دیونیزه خالص و بدون ناخالصی های خورنده باشد، انتخاب فولاد ضد زنگ 304 می تواند به طور کامل نیازهای گرمایشی را برآورده کند و از هدر رفتن هزینه های غیرضروری مواد جلوگیری کند.
در نتیجه، با{0}}مقاومت در برابر کلرید افزایشیافته مولیبدن، خواص مکانیکی و حرارتی پایدار، پردازش راحت و عملکرد فوقالعاده هزینه، فولاد ضد زنگ 316 در گرمایش ضد خوردگی معمولی جایگاه پیشرو دارد. اگرچه نمی تواند با شرایط کاری بسیار سخت خورنده سازگار شود، اما هنوز هم کاربردی ترین و مقرون به صرفه ترین ماده پایه برای بیش از 80٪ سناریوهای گرمایش صنعتی و عمومی با خطر خوردگی کم تا متوسط است.
