दो पूर्णतः भिन्न रक्षा रणनीतियाँ
स्टेनलेस स्टील 316L और PTFE दोनों औद्योगिक सेवा में संक्षारण का विरोध करते हैं। प्रभाव वहीं रुक जाता है. वे तंत्र जिनके द्वारा वे इस प्रतिरोध को प्राप्त करते हैं वे मौलिक रूप से भिन्न होते हैं {{3}और वे अंतर यह निर्धारित करते हैं कि वे उच्च {{4}क्लोराइड अपशिष्ट जल वाष्पीकरण में जीवित रहते हैं या विफल हो जाते हैं।
316L लगभग 2-5 नैनोमीटर मोटी निष्क्रिय क्रोमियम ऑक्साइड परत पर निर्भर करता है। जब स्टील की सतह ऑक्सीजन के संपर्क में आती है तो यह अदृश्य फिल्म स्वतः ही बन जाती है। यह एक गतिशील, जीवंत रक्षा है। इसे ऑक्सीकरण वाले वातावरण द्वारा लगातार बनाए रखा जाना चाहिए। यदि पर्यावरण कम हो जाता है या यदि आक्रामक आयन फिल्म में प्रवेश करते हैं, तो सुरक्षा स्थानीय स्तर पर नष्ट हो जाती है और संक्षारण शुरू हो जाता है।
PTFE अपनी आणविक संरचना पर निर्भर करता है। कार्बन -फ्लोरीन बांड थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर होते हैं। बनाए रखने के लिए कोई निष्क्रिय परत नहीं है, निरंतर सुरक्षा के लिए कोई पर्यावरणीय स्थिति आवश्यक नहीं है, और फ्लोरोकार्बन श्रृंखला में प्रवेश करने में सक्षम कोई आयन नहीं है। सुरक्षा सामग्री में अंतर्निहित है, पर्यावरण पर निर्भर नहीं है।
क्लोराइड हमले के तहत 316L निष्क्रिय परत
उच्च -क्लोराइड अपशिष्ट जल वाष्पीकरण में, क्लोराइड सांद्रता 80-100 डिग्री के तापमान पर 5,000-50,000 पीपीएम या इससे अधिक तक पहुंच जाती है। ये स्थितियाँ एक विशिष्ट भौतिक कारण से स्टेनलेस स्टील के प्रति आक्रामक हैं: क्लोराइड आयन छोटा, अत्यधिक गतिशील है, और निष्क्रिय फिल्म सतह पर सोखने वाले स्थानों के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिस्पर्धा करता है।
316एल पर निष्क्रिय फिल्म पूरी तरह से एक समान नहीं है। इसमें सूक्ष्म दोष, समावेशन और अनाज सीमा चौराहे शामिल हैं जहां फिल्म पतली या कम व्यवस्थित होती है। क्लोराइड आयन इन कमजोर बिंदुओं पर प्राथमिकता से सोख लेते हैं। एक बार अवशोषित होने के बाद, वे फिल्म मरम्मत तंत्र को बाधित करते हैं। उजागर आधार धातु स्थानीय रूप से घुल जाती है, जिससे एक गड्ढा बन जाता है।
गड्ढे का वातावरण उत्तरोत्तर अधिक आक्रामक होता जाता है। धातु आयन हाइड्रोलाइज हो जाते हैं, जिससे गड्ढे के अंदर का पीएच 1-2 तक कम हो जाता है। चार्ज तटस्थता बनाए रखने के लिए क्लोराइड आयन गड्ढे में चले जाते हैं, और आक्रामक रसायन विज्ञान को और अधिक केंद्रित करते हैं। गड्ढा स्वत: उत्प्रेरक रूप से बढ़ता है जबकि आसपास की सतह निष्क्रिय और जाहिरा तौर पर क्षतिग्रस्त नहीं रहती है।
316L में मोलिब्डेनम अघुलनशील मोलिब्डेनम क्लोराइड कॉम्प्लेक्स बनाकर गड्ढों के खिलाफ कुछ सुरक्षा प्रदान करता है जो सक्रिय गड्ढे स्थलों को अवरुद्ध करता है। यह 304 की तुलना में पिटिंग प्रतिरोध में सुधार करता है, लेकिन यह प्रतिरक्षा प्रदान नहीं करता है। उच्च -क्लोराइड वाष्पीकरण सेवा में, 316एल अंततः समाप्त हो जाता है।
तालिका 1: उच्च -क्लोराइड वाष्पीकरण में संक्षारण तंत्र की तुलना (10,000 पीपीएम सीएल⁻, 90 डिग्री)
| विशेषता | स्टेनलेस स्टील 316L | पीटीएफई |
|---|---|---|
| सुरक्षा तंत्र | निष्क्रिय Cr₂O₃ फिल्म (2-5 एनएम) | कार्बन-फ्लोरीन आणविक बंधन |
| पर्यावरण पर निर्भरता | ऑक्सीकरण स्थितियों की आवश्यकता होती है | कोई पर्यावरणीय निर्भरता नहीं |
| क्लोराइड आक्रमण मोड | स्थानीयकृत फिल्म टूटना → खड़ा होना | कोई बातचीत नहीं |
| पिटिंग संक्षारण दर | 0.1-0.5 मिमी/वर्ष (स्थानीयकृत) | 0 मिमी/वर्ष |
| दरार संक्षारण जोखिम | गास्केट, जमाव पर उच्च | कोई नहीं |
| तनाव संक्षारण दरार का जोखिम | क्लोराइड में 60 डिग्री से ऊपर मध्यम | कोई नहीं |
| असफलता की पूर्वानुमेयता | कम (अचानक पिनहोल लीक) | एन/ए (कोई संक्षारण विफलता मोड नहीं) |
| वाष्पीकरण में सेवा जीवन | 2-5 वर्ष सामान्य | 15+ वर्ष |
पीटीएफई अंतर्निहित जड़ता तंत्र
PTFE एक निष्क्रिय परत नहीं बनाता है। पॉलिमर श्रृंखला में प्रत्येक परमाणु पहले से ही अपनी सबसे स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था में है। कार्बन परमाणु सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व फ्लोरीन से पूरी तरह संतृप्त होते हैं। कार्बन तक पहुंचने के लिए कोई उच्च ऑक्सीकरण अवस्था नहीं है, ऑक्सीकरण एजेंट को आत्मसमर्पण करने के लिए कोई इलेक्ट्रॉन नहीं है, और क्लोराइड पर हमला करने के लिए कोई प्रतिक्रियाशील साइट नहीं है।
कार्बन बैकबोन के आसपास के फ्लोरीन परमाणु एक पेचदार आवरण बनाते हैं जो भौतिक रूप से कार्बन श्रृंखला को पर्यावरण के संपर्क से बचाता है। पीटीएफई सतह के पास पहुंचने वाला क्लोराइड आयन केवल फ्लोरीन परमाणुओं का सामना करता है, जिसके साथ यह प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है। फ्लोरीन को विस्थापित करने के लिए क्लोराइड में कोई थर्मोडायनामिक प्रेरक शक्ति नहीं है।
पीटीएफई का आणविक भार और क्रिस्टलीयता इसके पारगम्य प्रतिरोध को प्रभावित करती है, लेकिन इसका संक्षारण प्रतिरोध इन कारकों से स्वतंत्र है। यहां तक कि कम {{1}आण्विक भार वाला PTFE भी क्लोराइड समाधानों के लिए रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। सामग्री का संक्षारण नहीं हो सकता क्योंकि रासायनिक प्रतिक्रिया मार्ग मौजूद ही नहीं है।
बाष्पीकरणकर्ता डिजाइन के लिए व्यावहारिक निहितार्थ
यंत्रवत अंतर का सीधा डिज़ाइन प्रभाव होता है। क्लोराइड वाष्पीकरण सेवा में 316L हीट एक्सचेंजर को डिजाइन जीवन पर जंग लगने की अनुमति देने के लिए रूढ़िवादी दीवार की मोटाई की आवश्यकता होती है। निष्क्रिय फिल्म अखंडता को बहाल करने के लिए वेल्ड सीमों को पोस्ट {{3} वेल्ड उपचार की आवश्यकता होती है। परिचालन प्रक्रियाओं को ऑक्सीकरण की स्थिति बनाए रखनी चाहिए। क्लोराइड सांद्रता की निगरानी और नियंत्रण किया जाना चाहिए। इन उपायों के बावजूद, एक्सचेंजर के पास एक सीमित, कुछ हद तक अप्रत्याशित सेवा जीवन है।
समान सेवा में एक PTFE हीट एक्सचेंजर को इनमें से किसी भी सावधानी की आवश्यकता नहीं होती है। दीवार की मोटाई के लिए संक्षारण भत्ता की आवश्यकता नहीं है। वेल्ड सीम मौजूद नहीं हैं-ट्यूब सीमलेस हैं। संक्षारण नियंत्रण के लिए परिचालन स्थितियों को निगरानी की आवश्यकता नहीं होती है। सेवा जीवन यांत्रिक कारकों जैसे रेंगना और थकान से सीमित है, रासायनिक गिरावट से नहीं।
सारांश
316L और PTFE की संक्षारणरोधी क्रियाविधि मौलिक रूप से भिन्न होती है. 316L एक गतिशील निष्क्रिय फिल्म पर निर्भर करती है जो क्लोराइड प्रवेश और स्थानीयकृत टूटने के प्रति संवेदनशील होती है। पीटीएफई कार्बन फ्लोरीन बांड की अंतर्निहित थर्मोडायनामिक स्थिरता पर निर्भर करता है, जिस पर क्लोराइड हमला नहीं कर सकता है।
उच्च -क्लोराइड अपशिष्ट जल वाष्पीकरण में, यह यंत्रवत अंतर अप्रत्याशित पिटिंग विफलता के साथ वर्षों में मापा गया 316L सेवा जीवन में बदल जाता है, जबकि पीटीएफई सेवा जीवन दशकों में मापा जाता है, जिसमें कोई संक्षारण विफलता मोड नहीं होता है। व्यावहारिक परिणाम सरल डिज़ाइन, कम रखरखाव और पीटीएफई के साथ अनुमानित दीर्घकालिक प्रदर्शन है।
विशिष्ट अपशिष्ट जल वाष्पीकरण अनुप्रयोगों में हीट एक्सचेंजर सामग्री चयन के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण क्लोराइड एकाग्रता, ऑपरेटिंग तापमान, पीएच, अन्य आक्रामक आयन सांद्रता और वर्तमान उपकरण सेवा जीवन डेटा प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
