I beirianwyr sy'n dylunio gwresogyddion trochi trydan ar gyfer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, systemau dŵr fferyllol, ac offer labordy, mae dŵr wedi'i ddadïoneiddio'n uchel iawn yn creu paradocs. Mae dŵr deionized yn gyrydol ymosodol i lawer o fetelau er gwaethaf ei wrthedd trydanol uchel oherwydd nad oes ganddo'r ïonau toddedig sydd fel arfer yn ffurfio haenau goddefol amddiffynnol. Ar gyfer 316 o ddur di-staen, mae'r ffilm cromiwm ocsid goddefol yn parhau'n sefydlog mewn dŵr deionized ar dymheredd ystafell. Fodd bynnag, ar dymheredd uwch na 80 ° C, mae hydoddedd ocsigen yn lleihau tra bod y potensial cyrydiad yn cynyddu, gan arwain at drawsnewid o gyrydiad goddefol i gyrydiad gweithredol. Mae trwch wal y wain 316 yn pennu'r lwfans cyrydiad sydd ar gael dros oes gwasanaeth y gwresogydd a'r tymheredd arwyneb ar gyfer dwysedd wat penodol. Mae'r erthygl hon yn sefydlu'r trwch wal uchaf a ganiateir ar gyfer 316 o wain mewn gwasanaeth dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio purdeb uchel yn seiliedig ar ddata cyfradd cyrydiad cyhoeddedig a phrofiad ymarferol o'r diwydiant dŵr pur iawn.
Mecanweithiau Cyrydiad o 316 Dur Di-staen mewn Dŵr Deionedig Tymheredd Uchel
Mewn-dŵr wedi'i ddadïoneiddio â-purdeb uchel gyda gwrthedd uwch na 1 megohm-centimedr, mae crynodiad ïonau ymosodol fel cloridau yn hynod o isel. Fodd bynnag, nid yw absenoldeb halwynau toddedig yn gwneud y dŵr yn ddiniwed. Ar dymheredd uwch na 80 ° C, gall 316 o ddur di-staen fynd trwy gyrydiad cyffredinol ac, yn bwysicach fyth, cyrydiad lleol ar safleoedd lle mae'r ffilm oddefol wedi'i difrodi. Mae'r gyfradd cyrydiad mewn dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio yn dilyn perthynas Arrhenius, gan ddyblu fwy neu lai am bob cynnydd o 25 ° C mewn tymheredd. Ar 90 ° C, mae'r gyfradd cyrydiad cyffredinol o 316 mewn dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio tua 0.02 i 0.05 milimetr y flwyddyn. Ar 120 ° C, mae'r gyfradd yn cynyddu i 0.10 i 0.20 milimetr y flwyddyn. Ar 150 ° C, mae'r gyfradd yn cyrraedd 0.30 i 0.50 milimetr y flwyddyn. Gall y cyfraddau hyn ymddangos yn isel, ond ar gyfer gwresogydd y disgwylir iddo weithredu'n barhaus am 5 i 10 mlynedd, mae cyfradd 0.10 mm y flwyddyn yn defnyddio 0.5 i 1.0 mm o drwch wal. Byddai gwain 1.0 mm i ddechrau yn cael ei ostwng i 0.5 mm ar ôl pum mlynedd, ac ar yr adeg honno mae cywirdeb mecanyddol yn amheus. Nid yw'r cyrydiad yn berffaith unffurf. Gall cyrydiad tyllau a holltau gynhyrchu cyfraddau treiddiad lleol ddwy i bum gwaith yn uwch na'r gyfradd cyrydiad gyffredinol, yn enwedig ar ryngwynebau mowntio a pharthau weldio.
Sut Mae Trwch Waliau'n Effeithio ar Fywyd Gwasanaeth mewn Dŵr Deionized
Mae'r berthynas rhwng trwch wal gwain 316 a bywyd gwasanaeth mewn-dŵr wedi'i ddadïoneiddio tymheredd uchel yn fras yn llinol, gan dybio bod cyrydiad cyffredinol yn dominyddu. Ar gyfer bywyd gwasanaeth gofynnol o bum mlynedd ar 95 ° C gyda chyfradd cyrydu o 0.04 mm y flwyddyn, y lwfans cyrydiad sydd ei angen yw 0.20 mm. Mae ychwanegu hyn at isafswm trwch wal strwythurol o 0.7 mm yn cynhyrchu trwch cychwynnol gofynnol o 0.9 mm. Byddai gwain 1.2 mm yn darparu ymyl diogelwch o 0.3 mm y tu hwnt i'r lwfans cyrydiad, gan ymestyn oes bosibl y tu hwnt i wyth mlynedd. Fodd bynnag, mae cynyddu trwch wal hefyd yn cynyddu'r tymheredd arwyneb allanol ar gyfer dwysedd wat penodol. Mewn dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio, mae tymereddau wyneb uwch yn cyflymu cyrydiad yn esbonyddol. Gall gwain 2.0 mm sy'n gweithredu ar 10 W/cm² mewn dŵr 95°C fod â thymheredd arwyneb allanol o 115°C, lle mae'r gyfradd cyrydu tua 0.08 mm y flwyddyn-dwbl cyfradd y wain 1.2 mm ar dymheredd arwyneb 105°C. Mae angen mwy o lwfans cyrydiad ar y wain fwy trwchus ond mae hefyd yn cyrydu'n gyflymach. Mae'r rhyngweithio hwn yn cynhyrchu trwch wal gorau posibl ar gyfer bywyd gwasanaeth mwyaf yn hytrach na pherthynas undonog. Mae cyfrifiadau yn seiliedig ar ddata cyrydiad cyhoeddedig yn dangos, ar gyfer dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio 95 ° C ar 10 W / cm², mai'r trwch wal gwain 316 gorau posibl ar gyfer bywyd gwasanaeth uchaf yw tua 1.4 mm. O dan 1.0 mm, mae lwfans cyrydiad yn annigonol. Yn uwch na 1.8 mm, mae'r cyrydiad cyflym o dymheredd arwyneb uwch yn gwrthbwyso'r deunydd ychwanegol.
Trwch Wal Uchaf a Argymhellir ar gyfer Gwasanaeth Dŵr Deionized
Mae'r tabl canlynol yn darparu uchafswm a argymhellir o 316 o drwch waliau gwain ar gyfer gwresogyddion trochi trydan mewn gwasanaeth dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio'n uchel iawn. Mae gwerthoedd yn rhagdybio gweithrediad parhaus, lefelau ocsigen toddedig o dan 100 rhan y biliwn, a gwrthedd dros 1 megohm-centimedr. Ar gyfer systemau â lefelau ocsigen uwch neu burdeb is, gall cyfraddau cyrydiad fod yn uwch a dylid nodi waliau teneuach.
| Tymheredd Dŵr Deionized | Ystod Dwysedd Watt a Argymhellir | Uchafswm a Argymhellir 316 Trwch Wal Gwain | Oes Gwasanaeth Disgwyliedig ar y Trwch Mwyaf | Modd Methiant ar y Trwch Mwyaf | Argymhelliad Amgen |
|---|---|---|---|---|---|
| 80-90°C | 8 – 12 W/cm² | 1.8 mm | 8-10 mlynedd | Teneuo cyrydiad cyffredinol | Derbyniol ar gyfer cymwysiadau oes hir |
| 80-90°C | 12 – 15 W/cm² | 1.4 mm | 6 – 8 oed | Cyrydiad ynghyd â straen thermol | Argymhelliad safonol |
| 90-100°C | 6 - 10 W/cm² | 1.6 mm | 5 – 7 mlynedd | Gosod ar ddiffygion arwyneb | Lleihau dwysedd wat am oes hirach |
| 90-100°C | 10 – 12 W/cm² | 1.2 mm | 4 – 6 mlynedd | Cyrydiad cyffredinol | Manyleb fwyaf cyffredin |
| 100-120°C | 4 – 8 W/cm² | 1.2 mm | 3-5 mlynedd | Cyrydiad cyflymu | Ystyriwch wain titaniwm |
| 100-120°C | 8 - 10 W/cm² | 1.0 mm | 2 – 3 blynedd | Blinder cyrydiad | Argymhellir uwchraddio aloi |
| Uwchlaw 120°C | O dan 5 W/cm² | Heb ei argymell | Anrhagweladwy | Cyrydiad lleol cyflym | Defnyddiwch titaniwm neu aloi C-276 |
Ar gyfer unrhyw gymhwysiad dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio uwchlaw 100 ° C, dylai peirianwyr ystyried yn gryf uwchraddio o 316 o ddur di-staen i ditaniwm neu aloi nicel uchel fel Alloy 22. Mae gan ditaniwm gyfradd cyrydiad mewn tymheredd uchel o ddŵr wedi'i ddadïoneiddio sy'n ddau orchymyn maint yn is na 316, gan ganiatáu waliau llawer teneuach a bywyd gwasanaeth hirach. Mae cost gychwynnol uwch titaniwm yn aml yn cael ei adennill trwy leihau amlder ailosod a dileu'r risg o halogiad metelaidd mewn prosesau sensitif.
Addasiadau Dylunio i Ymestyn Bywyd Gwasanaeth Heb Gynyddu Trwch Wal
Pan fo angen gwain 316 trwchus am resymau mecanyddol -fel cyfyngiant pwysau neu ymwrthedd dirgryniad-mewn cymhwysiad dŵr wedi'i ddadïoneiddio, gall tri addasiad dylunio liniaru'r cyrydiad cyflym o dymheredd arwyneb uwch. Y cyntaf a'r mwyaf effeithiol yw lleihau'r dwysedd wat. Mae haneru dwysedd y wat o 12 W/cm² i 6 W/cm² yn lleihau tymheredd arwyneb allanol y wain tua 10–15°C, sy’n torri’r gyfradd cyrydu 30–40%. Y fasnach -i ffwrdd yw hyd neu ddiamedr cynyddol y gwresogydd i gyflawni'r un cyfanswm pŵer. Yr ail addasiad yw passivate wyneb y wain ar ôl gweithgynhyrchu. Mae triniaeth passivation asid nitrig neu asid citrig yn cael gwared â halogion haearn a wyneb am ddim, gan gynhyrchu ffilm goddefol fwy unffurf a sefydlog sy'n gwrthsefyll cychwyn cyrydiad. Mae 316 o wainiau wedi'u goddef mewn dŵr wedi'i ddadïoneiddio wedi dangos cyfraddau cyrydiad 20–30% yn is na samplau heb eu goddef mewn profion rheoledig. Mae'r trydydd addasiad yn ymwneud â rheoli cemeg dŵr. Mae cynnal ocsigen toddedig o dan 5 rhan y biliwn-yn gyraeddadwy gyda blanced nitrogen neu ddadnwyo dan wactod-yn lleihau'r gyfradd adwaith cathodig ac yn arafu cyrydiad. Fodd bynnag, gall lefelau ocsigen hynod o isel hefyd hyrwyddo ansefydlogrwydd ffilm goddefol, felly mae ffenestr gul o 5-50 rhan y biliwn yn optimaidd. Ar gyfer y rhan fwyaf o systemau dŵr deionized, nid yw'r addasiadau hyn yn ymarferol, sy'n golygu mai dewis trwch wal yw'r prif offeryn ar gyfer rheoli bywyd cyrydiad. Dylai peirianwyr nodi bywyd gwasanaeth targed i wneuthurwr y gwresogydd a gofyn am lwfans cyrydiad wedi'i gyfrifo yn seiliedig ar y tymheredd gweithredu disgwyliedig a'r dwysedd wat, yn hytrach na dewis trwch wal yn seiliedig ar reolau bawd mecanyddol yn unig.
