Quando os aquecedores de cartucho encontram ambientes corrosivos: Guia de sobrevivência para seleção de materiais

A exposição química decompõe os elementos de aquecimento mais rapidamente do que praticamente qualquer outro fator operacional, mas a seleção do material geralmente recebe apenas uma olhada superficial durante a especificação. A ideia de que o aço inoxidável não sofre corrosão leva a erros dispendiosos em fábricas de produtos químicos, fábricas de processamento de alimentos e até mesmo em fábricas que parecem seguras. Saber como diferentes metais reagem a determinados problemas químicos é o que faz com que alguns equipamentos durem anos, enquanto outros precisam ser substituídos todos os meses.

As condições de cloreto são os locais mais prevalentes e perigosos para a ocorrência de corrosão. O ar salgado ao longo da costa, os produtos químicos de limpeza em instalações alimentícias e os produtos químicos de processo na indústria química adicionam íons cloreto que atacam o aço inoxidável 304 comum por corrosão sob tensão e corrosão sob tensão. O processo começa com o cloreto passando pela camada de óxido passivo que protege o aço inoxidável. Isto é seguido pela produção localizada de ácido que corrói rapidamente o metal base. Uma vez iniciado o pitting, o ataque acelera porque o pite gera um ambiente com baixo teor de oxigênio e alto teor de ácido, o que estimula mais ataque.

Em comparação com os aços inoxidáveis ​​normais, as ligas Incoloy 800 e 840 são muito melhores na resistência ao cloreto. Essas ligas de níquel-ferro-cromo mantêm suas camadas passivas estáveis ​​em locais onde o aço inoxidável 304 se quebraria. Estruturas de óxido mais resistentes são feitas com a adição de níquel adicional, que geralmente é de 30 a 35%. Ter níveis de cromo de cerca de 20% oferece proteção adicional. Incoloy não é apenas uma boa escolha para locais com muita exposição a cloretos, incluindo ambientes marítimos, uso significativo de sal ou processamento químico. É necessário.

Diferentes materiais precisam ser pensados ​​em situações ácidas. Diferentes ácidos, como ácido sulfúrico, ácido clorídrico e diferentes ácidos orgânicos, atacam os metais de maneiras diferentes. O ácido sulfúrico dissolve as coisas em geral e torna o hidrogênio frágil. O ácido clorídrico decompõe agressivamente os óxidos protetores. As taxas de corrosão mudam muito com a concentração e a temperatura. Por exemplo, ácidos diluídos à temperatura ambiente podem ser bons, enquanto ácidos concentrados ou aquecidos necessitam de ligas especiais ou revestimentos protetores.

Ambientes cáusticos não são muito prevalentes na produção regular, mas ocorrem durante a limpeza ou durante alguns processos químicos. O alumínio e vários aços inoxidáveis ​​são danificados por soluções de hidróxido de sódio e hidróxido de potássio por rachaduras cáusticas. O Incoloy também é bom para esses usos, pois as ligas com alto teor de níquel são muito resistentes ao ataque cáustico. Mas você precisa verificar a concentração e a temperatura exatas do cáustico em relação às tabelas de corrosão, porque as taxas de ataque aumentam rapidamente acima dos níveis especificados.

A corrosão atmosférica, que muitas vezes não recebe crédito suficiente, decompõe lentamente os revestimentos dos aquecedores nas fábricas. Os processos de combustão libertam dióxido de enxofre, as operações de refrigeração ou química libertam vapores de amoníaco e diferentes vapores orgânicos geram revestimentos corrosivos nas superfícies metálicas. A corrosão na parte externa da bainha torna a parede mais fina, o que eventualmente leva a buracos que permitem a entrada de fluido do processo ou vazamento de eletricidade. A verificação regular das superfícies externas detecta esses danos antes que eles causem uma avaria grave.

A ferrugem interna, embora seja mais difícil de ver, é igualmente ruim. Os fluidos de processo que entram através das vedações terminais ou das rupturas da bainha entram em contato com o elemento de resistência e o isolamento de óxido de magnésio. Água, soluções aquosas ou vapores que podem ser condensados ​​em um líquido tornam-se corrosivos quando aquecidos. Quando seco, o óxido de magnésio é um ótimo condutor de calor e isolante elétrico. Porém, ao entrar em contato com soluções iônicas, torna-se condutivo. Esta poluição interna causa falhas à terra, valores de resistência estranhos e falhas inesperadas.

A proteção do terminal vai além da bainha quando se trata de escolher materiais. Vedações de epóxi, cabos de Teflon e botas de borracha de silicone protegem os locais onde termina a proteção da bainha. Essas peças precisam ser capazes de lidar com os produtos químicos ao seu redor, ao mesmo tempo que são flexíveis e não deixam passar eletricidade. Em ambientes químicos agressivos, a extremidade terminal geralmente falha antes da parte aquecida. Isso significa que escolher a liga de revestimento correta é tão importante quanto vedá-la adequadamente.

Quando as ligas comuns não funcionam ou não são-econômicas, os revestimentos protetores são uma opção. Diferentes tipos de revestimentos, como cerâmica, polímeros e metais, podem proteger contra certas substâncias. Mas os revestimentos também apresentam seus próprios problemas, como incompatibilidade de expansão térmica, falhas de furos e danos durante a instalação. Você deve ter muito cuidado com aquecedores revestidos e eles podem precisar de etapas adicionais para substituí-los. Depende das características da aplicação e da capacidade de mantê-la atualizada se serão utilizados aquecedores revestidos ou materiais de base melhorados.

Testar a compatibilidade química pode parecer um-acéfalo, mas as pessoas muitas vezes os negligenciam porque têm pouco tempo ou pensam que sabem o que são materiais "padrão". Os testes de imersão de materiais potenciais em fluidos de processo reais, em temperaturas de trabalho e com ciclos térmicos, mostram falhas que as medições de laboratório podem não perceber. Os fluidos de processo geralmente apresentam pequenas quantidades de impurezas, produtos de oxidação que não foram planejados ou alterações nas composições que alteram o quão corrosivos eles são. Os testes no mundo real, mesmo em formas mais simples, evitam que os equipamentos de fabricação quebrem e custem muito dinheiro.

O custo total de propriedade é afetado pela corrosão ao longo do tempo, o que afeta a economia da seleção do material. É claro que um aquecedor que custa o dobro, mas dura cinco vezes mais, é um negócio melhor. Mas esta avaliação precisa levar em consideração o custo da instalação, o atraso, a possível perda do produto e os riscos de segurança que acompanham as falhas inesperadas. A aquisição inteligente considera mais do que apenas o preço do item. Também analisa os custos ao longo de toda a vida útil do item.

As regras ambientais também dificultam a escolha dos materiais. Certos usos, como contato com alimentos e equipamentos médicos, permitem apenas determinadas ligas e tratamentos de superfície. As peças terminais e os materiais internos são afetados pela conformidade com RoHS e regras comparáveis. Essas regras dificultam a escolha dos materiais, mas também deixam claro quais deles podem ser usados.