Materiële zaken: kies de juiste schede voor uw vloeistof
Laat een bericht achter
Stel je een voedselverwerkingsfabriek voor waar een patroonverwarmer al na een paar maanden begint te lekken, waardoor batches kapot gaan en de productielijnen stilvallen. Dit is een dure herinnering dat het niet kiezen van het juiste omhulselmateriaal onverwachte storingen kan veroorzaken bij toepassingen voor vloeistofverwarming.
Roestvrij staal is het beste materiaal voor patroonverwarmers die in vloeistoffen worden gebruikt, omdat het sterk is, de warmte goed geleidt en goedkoop is. Maar als je alle ‘roestvrij’-mogelijkheden samenvoegt, negeer je belangrijke verschillen die afhankelijk zijn van de chemie, temperatuur en omgeving van de vloeistof. De keuze tussen kwaliteiten als 304, 316 of alternatieven als Incoloy, titanium of Hastelloy komt neer op hoe goed ze bestand zijn tegen corrosie, terwijl ze toch snel warmte doorlaten op plaatsen zoals watertanks, oliereservoirs of chemische baden.
Deze legering is een goede, goedkope keuze voor het verwarmen van schoon water, hydraulische oliën en andere niet-corrosieve vloeistoffen in algemene- situaties. Het begint met 304 roestvrij staal. Het is meestal gemaakt van chroom en nikkel, waardoor het bestand is tegen oxidatie tot ongeveer 900 graden F. Dit maakt het goed voor gebruik in omgevingen die neutraal blijven. In feite werkt het prima voor het frituren van maaltijden of het opwarmen van een basistank, maar de zwakte voor chloriden is een groot probleem. Putcorrosie treedt op wanneer zout water, bleekmiddelen of zelfs kraanwater met een hoog chloridegehalte ermee in contact komen. Hierdoor ontstaan microscopisch kleine gaatjes die in de loop van de tijd dieper worden, waardoor vloeistoffen binnendringen en elektrische kortsluitingen ontstaan. Dit probleem wordt erger in systemen met veranderende pH-waarden of mineraal{11}}rijke vloeistoffen, waardoor hun levensduur aanzienlijk wordt verkort.
Door 2-3% molybdeen toe te voegen aan 316 roestvrij staal is de kans kleiner dat er putjes ontstaan en corrodeert door chloriden en milde zuren. Hiermee worden veel van deze problemen opgelost. 316 en de koolstofarme-versie, 316L, komt vaak voor op plaatsen waar hygiëne en duurzaamheid belangrijk zijn, zoals voedselverwerking, maritieme operaties en wasplaatsen. Het kan temperaturen tot 900 graden F verdragen en is beter bestand tegen zwavelzuur of vetzuren, wat betekent dat het langer meegaat in omgevingen met pekel of zure spoelingen. In zuivel- of dranktanks voorkomt de hogere chemische tolerantie bijvoorbeeld dat de omhulling kapot gaat tijdens CIP-cycli (clean-in-place) waarbij gebruik wordt gemaakt van gechloreerde ontsmettingsmiddelen. Zelfs 316 heeft echter beperkingen bij sterk geconcentreerde zuren of extreme temperaturen, waarbij het nog steeds kan bezwijken voor spanningscorrosie.
Als het wat ruiger wordt, komen materialen als Incoloy 800 om de hoek kijken. Het bevat veel nikkel (30-35%), maar ook chroom en ijzer om het bestand te maken tegen aanslag en corrosie. Deze superlegering doet het goed bij het verwarmen van drinkwater of licht alkalische oplossingen en kan temperaturen tot 1100 graden F aan zonder af te breken. Incoloy is vaak beter dan 304 of 316 in wateren met veel chloride of waar opkoling kan optreden. Dit maakt het een goede keuze voor het tegen lage kosten upgraden van warmteoverdrachtsvloeistoffen of proceschemicaliën. Afhankelijk van hoe het in het veld wordt gebruikt, is het zeer nuttig wanneer hitte en corrosieve stoffen worden gemengd, zoals bij het mengen van farmaceutische producten of olieraffinage, omdat het minder onderhoud nodig heeft dan gewoon roestvrij staal.
Als het om echt zware omstandigheden gaat, is titanium een topkeuze omdat het zo goed bestand is tegen sterke zuren, chloriden en oxidatiemiddelen. Titaniumomhulsels zijn sterk maar licht en laten geen putjes achter in zeewater- of salpeterzuurbaden. Ze werken goed tot 500 graden F wanneer ze onder water zijn. Deze stof is geweldig voor chemische verwerking en afvalwaterzuivering, maar is duurder en wordt daarom alleen voor bepaalde doeleinden gebruikt. Hastelloy-legeringen, die veel nikkel en molybdeen bevatten, kunnen in hoge concentraties ook zeer corrosieve stoffen zoals zoutzuur of zwavelzuur verwerken. Deze materialen zijn bestand tegen omstandigheden die minder duurzame materialen zouden desintegreren. Omhulsels met PTFE-coating bieden een extra laag, waardoor ze uitstekend geschikt zijn voor stroperige harsen of gefluoreerde chemicaliën, omdat ze er niet aan blijven plakken. Ze kunnen echter alleen temperaturen tot ongeveer 500 graden F aan om te voorkomen dat de coating afbreekt.
De hoofdregel is om de mantel af te stemmen op het meest corrosieve onderdeel van het systeem, zoals schoonmaakmiddelen of additieven. Een tank die bijvoorbeeld met schone olie wordt verwarmd, kan tijdens het onderhoud toch te maken krijgen met agressieve schoonmaakmiddelen en moet daarom van sterker materiaal zijn gemaakt. Galvanische corrosie is een ander verborgen gevaar. Wanneer je een roestvrijstalen patroonverwarmer in een aluminium tank met geleidende vloeistoffen plaatst, veroorzaakt dit een elektrochemische reactie waardoor de tank sneller verslijt. Isolerende thermische hulzen, niet-metalen pakkingen en zelfs opofferingsanodes zijn enkele van de manieren om dit probleem op te lossen en beide onderdelen veilig te houden.
Vermogensdichtheid heeft ook invloed op de materiaalkeuze. Lagere dichtheden van 5–7 W/cm² werken bijvoorbeeld goed met corrosieve vloeistoffen, omdat ze de manteltemperaturen gematigd houden, waardoor de spanning op de legering wordt verminderd en kalkaanslag wordt voorkomen. In werkelijkheid zorgt het berekenen van het ondergedompelde oppervlak ervoor dat het totale wattage wordt gedeeld door het effectieve gebied voor een veilig bereik. Regelmatige controles op verkleuring of putjes, samen met het controleren van de pH van de vloeistof, kunnen problemen vroegtijdig opsporen.
Door het materiaalveiligheidsinformatieblad (MSDS) van de vloeistof te lezen en met ervaren leveranciers te praten, kunt u problemen voorkomen die tot storingen kunnen leiden. Deze problemen kunnen onder meer legeringscertificeringen en speciale coatings omvatten. Uiteindelijk maakt het kiezen van het beste omhulselmateriaal de vloeistofverwarming betrouwbaarder en efficiënter. Op maat gemaakte ontwerpen met specifieke chemie en operationele kenmerken zorgen voor consistente prestaties bij een breed scala aan toepassingen.
