زیادہ سے زیادہ قابل اجازت 316 سٹینلیس سٹیل شیتھ کی دیوار کی موٹائی ہائی میں الیکٹرک وسرجن ہیٹر کے لیے کیا ہے ڈگری سیلسیس؟

High-purity deionised water is a dilemma for engineers designing electric immersion heaters for semiconductor manufacturing, medicinal water systems and laboratory equipment. Deionised water is highly corrosive to many metals since it lacks dissolved ions to provide protective passive layers, even though it has great electrical resistance. The passive chromium oxide coating on 316 stainless steel is stable in deionised water at room temperature. However, at higher temperatures (>80 ڈگری) آکسیجن کے قطروں کی حل پذیری اور سنکنرن کی صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے جس کے نتیجے میں غیر فعال سے فعال سنکنرن میں تبدیلی آتی ہے۔ 316 میان کی دیوار کی موٹائی ہیٹر کی سروس لائف اور ایک مخصوص واٹ کثافت کے لیے سطح کے درجہ حرارت پر سنکنرن الاؤنس کو کنٹرول کرتی ہے۔ شائع شدہ سنکنرن کی شرح کے اعدادوشمار، الٹرا پیور واٹر بزنس کے عملی تجربے کے ساتھ، اعلی پیوریٹی ڈیونائزڈ واٹر سروس میں 316 شیتھوں کے لیے زیادہ سے زیادہ قابل قبول دیوار کی موٹائی کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

ہائی ٹمپریچر ڈیونائزڈ پانی میں 316 سٹینلیس سٹیل کے سنکنرن کا طریقہ کار
اعلی پاکیزگی والے ڈیونائزڈ پانی میں (مزاحمتی> 1 میگوہم-سینٹی میٹر)، مخالف آئنوں، جیسے کلورائڈز، کا ارتکاز بہت کم ہوتا ہے۔ لیکن یہ ضروری نہیں کہ تحلیل شدہ نمکیات کی عدم موجودگی پانی کو دوستانہ بنائے۔ 80 ڈگری سے زیادہ درجہ حرارت کے لیے، 316 سٹینلیس سٹیل عام سنکنرن کا شکار ہوتا ہے اور زیادہ سنجیدگی سے ایسے مقامات پر مقامی سنکنرن کا شکار ہوتا ہے جہاں غیر فعال فلم ٹوٹ جاتی ہے۔ deionised پانی میں سنکنرن کی شرح Arrhenius سے متعلق ہے، درجہ حرارت میں ہر 25 ڈگری اضافے کے لیے تقریباً دو فیکٹر کا اضافہ ہوتا ہے۔ 90 ڈگری پر ڈیونائزڈ پانی میں 316 کی عام سنکنرن کی شرح تقریبا 0.02 سے 0.05 ملی میٹر فی سال ہے۔ 120 ڈگری سینٹی گریڈ پر شرح 0.10-0.20 ملی میٹر فی سال بڑھ جاتی ہے۔ 150 ڈگری پر شرح 0.30-0.50 ملی میٹر فی سال ہے۔ اگرچہ یہ شرحیں کم معلوم ہو سکتی ہیں، ایک ہیٹر کے لیے جو 5 سے 10 سال تک مسلسل چلانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، 0.10 ملی میٹر فی سال پہننے کی شرح 0.5 سے 1.0 ملی میٹر دیوار کی موٹائی کی نمائندگی کرتی ہے۔ 1.0 ملی میٹر کی ابتدائی میان کی موٹائی پانچ سال کے بعد کم ہو کر 0.5 ملی میٹر ہو جائے گی، جب مکینیکل سالمیت مشکوک ہو گی۔ زنگ لگنا بالکل بھی نہیں ہے۔ پٹنگ اور کریائس سنکنرن، خاص طور پر بڑھتے ہوئے انٹرفیس اور ویلڈ زون میں، مقامی دخول کی شرح عام سنکنرن کی شرح سے دو سے پانچ گنا زیادہ ہو سکتی ہے۔

ڈیونائزڈ پانی کی دیوار کی موٹائی اور سروس لائف کے اثرات
316 میان کی دیوار کی موٹائی اور اعلی درجہ حرارت ڈیونائزڈ پانی میں سروس لائف کے درمیان تعلق تقریباً لکیری ہے اگر عام سنکنرن بنیادی طریقہ کار ہے۔ 0.04 ملی میٹر فی سال کی سنکنرن کی شرح کے ساتھ 95 ڈگری پر 5 سال کی زندگی کے لیے ضروری سنکنرن الاؤنس 0.20 ملی میٹر ہے۔ 0.7 ملی میٹر کی کم از کم ساختی دیوار کی موٹائی کے ساتھ اس کا مطلب ہے کہ دیوار کی ابتدائی موٹائی 0.9 ملی میٹر کی ضرورت ہے۔ 1.2 ملی میٹر کی میان سنکنرن کی حد سے زیادہ اور زیادہ 0.3 ملی میٹر کا حفاظتی مارجن دے گی، اور آٹھ سال سے زیادہ میں ممکنہ زندگی دے گی۔ لیکن دی گئی واٹ کثافت کے لیے، موٹی دیواروں کا مطلب بیرونی سطح پر زیادہ درجہ حرارت ہے۔ اعلی سطح کا درجہ حرارت deionised پانی میں سنکنرن کو تیزی سے تیز کرتا ہے۔ 95 ڈگری پانی میں 10 W/cm² پر 2.0 ملی میٹر میان کی بیرونی سطح کا درجہ حرارت 115 ڈگری ہو سکتا ہے۔ اس درجہ حرارت پر سنکنرن کی شرح تقریباً 0.08 ملی میٹر فی سال ہے موٹی میان کو زیادہ سنکنرن الاؤنس کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن یہ بھی تیزی سے corrodes. یہ تعامل یک سنگی تعلقات کی بجائے بہترین خدمت زندگی کے لیے دیوار کی ایک مثالی موٹائی قائم کرتا ہے۔ شائع شدہ سنکنرن ڈیٹا کو 10 W/cm² پر 95 ڈگری ڈیونائزڈ پانی پر زیادہ سے زیادہ سروس لائف کے لیے زیادہ سے زیادہ 316 میان کی دیوار کی موٹائی کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جو کہ 1.4 ملی میٹر کے آرڈر پر ہے۔ 1.0 ملی میٹر سے کم کا سنکنرن الاؤنس کافی نہیں ہے۔ 1.8 ملی میٹر سے زیادہ سطح کے درجہ حرارت کی وجہ سے بڑھتی ہوئی سنکنرن اضافی مواد پر حاوی ہے۔

ڈیونائزڈ پانی کے ساتھ خدمت کے لیے زیادہ سے زیادہ تجویز کردہ دیوار کی موٹائی
مندرجہ ذیل جدول اعلی-پاکیزہ ڈیونائزڈ واٹر سروس میں الیکٹرک وسرجن ہیٹر کے لیے زیادہ سے زیادہ 316 میان کی دیوار کی موٹائی تجویز کرتا ہے۔ اقدار مسلسل آپریشن کے لیے ہیں، آکسیجن کی سطح < 100 حصے فی بلین، اور مزاحمتی صلاحیت > 1 megohm-سینٹی میٹر۔ سنکنرن کی شرح زیادہ ہو سکتی ہے اور اس لیے زیادہ آکسیجن کی سطح یا کم پاکیزگی اور پتلی دیواروں والے نظام فراہم کیے جائیں۔

ڈیونائزڈ پانی کا درجہ حرارت تجویز کردہ واٹ کی کثافت کی حد زیادہ سے زیادہ تجویز کردہ 316 میان کی دیوار کی موٹائی متوقع سروس لائف زیادہ سے زیادہ موٹائی میں ناکامی کے موڈ پر زیادہ سے زیادہ موٹائی متبادل تجویز 80 – 90 ڈگری 8 – 12 ڈبلیو/سینٹی میٹر{5}} 0 ملی میٹر کے لیے عام طور پر 8 سال کے لیے قابل عمل طویل-لائف ایپلی کیشنز 80 – 90 ڈگری 12 – 15 ڈبلیو/سینٹی میٹر2 1.4 ملی میٹر 6 – 8 سال سنکنرن پلس تھرمل تناؤ معیاری سفارش 90 – 100 ڈگری 6 – 10 ڈبلیو/سینٹی میٹر2 1.6 ملی میٹر 5 – 7 سال سطح کے نقائص پر کھڑا ہونا طویل زندگی کے لئے کم کرتا ہے
90 – 100 ڈگری 10 – 12 W/cm² 1.2 ملی میٹر 4 – 6 سال عمومی سنکنرن سب سے عام تصریح 100 – 120 ڈگری 4 – 8 W/cm² 1.2 ملی میٹر 3 – 5 سال تیز سنکنرن ٹائٹینیم میان پر غور کریں
100 - 120 ڈگری 8 - 10 W/cm² 1.0 ملی میٹر 2 - 3 سال سنکنرن تھکاوٹ اپ گریڈ مصر کی سفارش کی جاتی ہے
>120 ڈگری<5 W/cm² Not advisable Unpredictable Sudden localised corrosion Use titanium or alloy C-276
100 ڈگری سے زیادہ ڈی آئنائزڈ واٹر ایپلی کیشنز کے لیے، انجینئرز کو سنجیدگی سے 316 سٹینلیس سٹیل سے ٹائٹینیم یا ہائی-نکل الائے جیسے ایلائے 22 پر اپ گریڈ کرنے پر غور کرنا چاہیے۔ زندگی ٹائٹینیم کی زیادہ ابتدائی قیمت کی تلافی اکثر کم بار بار تبدیل کرنے اور حساس آپریشنز میں دھاتی آلودگی کا کوئی خطرہ نہیں۔

پائپ کی دیوار کی موٹائی میں اضافہ کیے بغیر سروس لائف بڑھانے کے لیے ڈیزائن میں تبدیلیاں
جب مکینیکل وجوہات کی بنا پر ایک موٹی 316 میان کی ضرورت ہوتی ہے جیسے کہ ڈیونائزڈ واٹر ایپلی کیشن میں دباؤ کی قید یا کمپن مزاحمت، وہاں تین ڈیزائن ایڈجسٹمنٹ ہوتے ہیں جو سطح کے اعلی درجہ حرارت سے تیز سنکنرن کو آفسیٹ کر سکتے ہیں۔ پہلا اور سب سے مؤثر یہ ہے کہ واٹ کی کثافت کو کم سے کم کیا جائے۔ میان کی بیرونی سطح کے درجہ حرارت میں تقریباً 10-15 ڈگری کی کمی واٹ کثافت میں 12 W/cm² سے 6 W/cm² تک سنکنرن کی شرح میں 30-40% کی کمی کا باعث بنتی ہے۔ ٹریڈ آف یہ ہے کہ آپ کو ایک ہی مجموعی واٹج حاصل کرنے کے لیے لمبے یا بڑے ہیٹر کی ضرورت ہوگی۔ دوسری تبدیلی میان کی سطح کو اس کے من گھڑت بنانے کے بعد غیر فعال کرنا ہے۔ نائٹرک ایسڈ یا سائٹرک ایسڈ پیسیویشن ٹریٹمنٹ فری آئرن اور سطح کی نجاست کو ختم کرتا ہے تاکہ زیادہ یکساں اور مستحکم غیر فعال کوٹنگ پیدا ہو جو سنکنرن کے آغاز کے خلاف مزاحمت کرتی ہے۔ کنٹرول شدہ ٹیسٹوں میں، غیر فعال شدہ 316 میانوں نے سنکنرن کی شرح ظاہر کی ہے جو ڈیونائزڈ پانی میں غیر غیر فعال نمونوں کے مقابلے میں 20-%30 کم ہے۔ تیسری تبدیلی پانی کی کیمسٹری کنٹرول ہے۔ تحلیل شدہ آکسیجن کو 5 حصوں فی بلین سے نیچے رکھیں۔ اس کو پورا کرنے کے لیے نائٹروجن کمبل یا ویکیوم ڈیگاسنگ کا استعمال کریں۔ یہ کیتھوڈک رد عمل کی شرح کو کم کرتا ہے اور سنکنرن کو روکتا ہے۔ لیکن آکسیجن کی بہت کم سطح بھی غیر فعال فلم کی عدم استحکام کا باعث بن سکتی ہے۔ لہذا 5-50 حصوں فی بلین کی محدود ونڈو بہترین ہے۔ یہ ایڈجسٹمنٹ زیادہ تر ڈیونائزڈ واٹر سسٹمز کے لیے ممکن نہیں ہیں اور دیوار کی موٹائی کا کنٹرول سنکنرن کی زندگی کو کنٹرول کرنے کا بڑا ذریعہ ہے۔ مکینیکل انگوٹھے کے اصولوں کے مطابق دیوار کی موٹائی کا انتخاب کرنے کے بجائے، انجینئرز کو ہیٹر بنانے والے کو مطلوبہ سروس لائف کے بارے میں مطلع کرنا چاہیے اور متوقع آپریٹنگ درجہ حرارت اور واٹ کی کثافت کی بنیاد پر حسابی سنکنرن الاؤنس کی درخواست کرنی چاہیے۔