À quelle combinaison spécifique de concentration et de température d'acide sulfurique une gaine en acier inoxydable 316 de 1,2 millimètre doit-elle être remplacée tous les six mois lors d'un service de chauffage de bain par galvanoplastie ?

L'acide sulfurique est un constituant courant des solutions de placage de cuivre, de nickel et de chrome. Les ingénieurs procédés sont responsables des thermoplongeurs électriques dans les bains de galvanoplastie. Les concentrations typiques sont de 5 à 15 pour cent d'acide sulfurique, à des températures de fonctionnement de 40 à 60 degrés C. En raison de l'espace limité dans les cuves de placage et de la nécessité d'avoir une réponse thermique rapide, une gaine en acier inoxydable 316 de 1,2 mm est souvent utilisée. Cependant, une corrosion générale accrue peut raccourcir la durée de vie à six mois ou moins sous certaines combinaisons de concentration d'acide et de température de surface de gaine élevée par rapport à la densité en watts. Ce document fournit les limites exactes auxquelles la gaine 316 de 1,2 mm doit être changée semestriellement-par an pour l'entretien du chauffe-bain par galvanoplastie.

Comportement à la corrosion du 316 dans l'acide sulfurique dilué à des températures de surface élevées
À des concentrations d'acide sulfurique inférieures à 15 % à des températures inférieures à 50 degrés, l'acier inoxydable 316 est passif et se corrode à des taux inférieurs à 0,1 mm par an. Cependant, le film passif est moins stable à des températures plus élevées. Le taux de corrosion dans l'acide sulfurique à 10 % s'élève à 0,2 à 0,4 mm/an à 60 degrés. À 70 degrés, elle augmente jusqu'à 0,5-1,0 mm/an. À 80 degrés, les taux sont > 2 mm/an. Pour une gaine de 1,2 mm, l'épaisseur structurelle minimale pour le confinement de la pression est d'environ 0,6 mm. Après 6 mois, avec un taux de corrosion de 1,2 mm par an, une pénétration de corrosion de 0,6 mm (1,2 mm à 0,6 mm) a lieu. Le seuil de remplacement de six mois correspond à une combinaison de concentration d'acide et de température de surface de la gaine qui crée un taux de corrosion de l'ordre de 1,0 à 1,5 mm par an.

Seuils critiques pour une durée de vie de 6 mois
Les combinaisons suivantes de concentration d'acide et de température de surface de la gaine, basées sur des tests d'immersion de 316 échantillons dans des solutions d'acide sulfurique à des températures pertinentes pour le service de galvanoplastie, aboutissent à une durée de vie maximale de 6 mois pour une paroi de 1,2 mm.

Concentration d'acide sulfurique (% en poids) Température du bain en vrac Température de surface de la gaine à 8 W/cm2 (augmentation de 18 degrés) Taux de corrosion attendu à la température de surface Temps de réduction 1,2 mm à 0,6 mm Durée de vie jusqu'au remplacement 5 % 40 degrés 58 degrés 0,15 – 0,30 mm/an 2 – 4 ans 3 – 5 ans 5 % 50 degrés 68 degrés 0,40 – 0,70 mm/an 0,9 – 1,5 ans 1 – 2 ans 5 % 55 degrés 73 degrés 0,70 – 1,20 mm/an 0,5 – 0,9 ans 0,6 – 1 an 8 % 40 degrés 58 degrés 0,20 – 0,40 mm/an 1,5 – 3 ans 2 – 4 ans 8 % 45 degrés 63 degrés 0,40 – 0,70 mm/an 0,9 – 1,5 ans 1 – 2 ans 8 % 50 degrés 68 degrés 0,70 – 1,20 mm/an 0,5 – 0,9 ans 0,6 – 1 an 10 % 35 degrés 53 degrés 0,20 – 0,40 mm/an 1,5 – 3 ans 2 – 4 ans
10 % 40 degrés 58 degrés 0.40 - 0.70 mm/an 0.9 - 1.5 ans 1 - 2 ans
10 % 45 degrés 63 degrés 0,70 – 1,20 mm/an 0,5 – 0,9 ans 0,6 – 1 an 12 % 35 degrés 53 degrés 0,30 – 0,50 mm/an 1,2 – 2 ans 1,5 – 2,5 ans 12 % 40 degrés 58 degrés 0,60 – 1,00 mm/an 0,6 – 1,0 ans 0,8 – 1,2 ans 12 % 45 degrés 63 degrés 1,00 – 1,80 mm/an 0,3 – 0,6 ans 0,4 – 0,7 ans 15 % 30 degrés 48 degrés 0,30 – 0,50 mm/an 1,2 – 2 ans 1,5 – 2,5 ans
15 % 35 degrés 53 degrés 0,60 – 1,00 mm/an 0,6 – 1,0 ans 0,8 – 1,2 ans
15 % 40 degrés 58 degrés 1,20 – 2,00 mm/an 0,3 – 0,5 ans 0,4 – 0,6 ans
La surface de la gaine pour un bain de galvanoplastie à 10 % d'acide sulfurique à une température globale de 45 degrés et une gaine de 1,2 mm à 8 W/cm² est d'environ 63 degrés. Le taux de corrosion prévu est de 0,7 à 1,2 mm/an, abaisser la paroi de 1,2 mm à 0,6 mm en 0,5 à 0,9 ans. 6 mois de remplacement est approprié. La réduction de la température globale à 40 °C réduit la température de surface à 58 °C, réduisant le taux de corrosion à 0,4 à 0,7 mm par an et la durée de vie à 1 à 2 ans.

Enveloppe de fonctionnement sécurisée : calendrier de remplacement sur six -mois
Le tableau suivant indique la température maximale sûre de l'acide sulfurique à différentes densités de watts pour une gaine 316 de 1,2 mm afin de donner une durée de vie minimale de six mois avant que la dégradation de la paroi à 0,6 mm n'exige son remplacement.

Densité en watts (augmentation de la température) Température globale maximale pour 5 % de H₂SO₄ Température globale maximale pour 8 % de H₂SO₄ Température globale maximale pour 10 % de H₂SO₄ Température globale maximale pour 12 % de H₂SO₄ Température globale maximale pour 15 % de H₂SO₄ 4 W/cm² (augmentation de 10 degrés) 63 degrés 58 degrés 53 degrés 50 degrés 45 degrés 6 W/cm² (augmentation de 14 degrés) 59 degrés 54 degrés 49 degrés 46 degrés 41 degrés 8 W/cm² (augmentation de 18 degrés) 55 degrés 50 degrés 45 degrés 42 degrés 37 degrés 10 W/cm² (augmentation de 22 degrés) 51 degrés 46 degrés 41 degrés 38 degrés 33 degrés 12 W/cm² (augmentation de 26 degrés) 47 degrés 42 degrés 37 degrés 34 degrés 29 degrés
10 % d'acide sulfurique Température globale 45 degrés 8 W/cm2 18 degré d'augmentation de 63 degrés en surface Limite de volume sûre 45 degrés -marginal pour un bain de galvanoplastie standard. La réduction de la densité en watts à 6 W/cm^2 (augmentation de 14 degrés, surface de 59 degrés) entraîne une limite globale de sécurité de 49 degrés, donc 45 degrés conviennent pour un remplacement de six -mois.

Modifications de conception pour améliorer la vie au-delà de six mois
Si les conditions de galvanoplastie nécessitent une gaine 316 de 1,2 mm et qu'une durée de vie de six mois ne suffit pas, trois modifications peuvent être apportées pour prolonger la durée de vie. La première consiste à utiliser un radiateur plus long pour réduire la densité en watts. La diminution de 8 W/cm² à 4 W/cm² réduit l'augmentation de la température de surface de 18 degrés à 10 degrés, passant du régime de 6 mois au régime de 1 à 2 ans. Le deuxième ajustement consiste à favoriser la circulation de l’acide sur la surface du radiateur. L'écoulement turbulent limitera l'augmentation de la température de surface de 40 à 60 pour cent, gardant la gaine plus froide. La troisième amélioration consiste à introduire un inhibiteur de corrosion. Les inhibiteurs commerciaux de l'acide sulfurique peuvent réduire les taux de corrosion de 50 à 80 pour cent. Pour les bains de placage utilisant 12 à 15 % d'acide sulfurique à 45 à 50 degrés, les ingénieurs doivent passer à un alliage supérieur tel que l'alliage 20 ou l'alliage 825. Ces matériaux présentent un comportement passif dans l'acide sulfurique dilué jusqu'à 80 degrés, augmentant ainsi la durée de vie à 5 à 10 ans. Indiquez toujours la concentration d'acide, la température ambiante et la période de remplacement requise lors de la spécification des éléments chauffants pour le service de galvanoplastie. Un producteur spécifiant 316 pour 15 % d'acide sulfurique à 50 degrés sans donner de durée de vie estimée pour l'équipement n'agit pas de manière responsable. La fonction prévisible de la concentration d'acide, de la température ambiante et de la densité en watts permet un pronostic fiable de la durée de vie du réchauffeur et une planification de la maintenance dans les processus de galvanoplastie. Le seuil de remplacement de six mois pour une gaine 316 de 1,2 mm est