In che modo la temperatura amplifica la velocità di corrosione dei tubi riscaldanti realizzati con materiali diversi

# In che modo la temperatura aumenta il tasso di corrosione nelle tubazioni di riscaldamento composte da vari materiali? La temperatura è un fattore critico nell'accelerazione di tutte le reazioni di corrosione chimica all'interno dei circuiti di riscaldamento della fermentazione. La sensibilità dell'accelerazione della corrosione agli aumenti di temperatura è distinta per ciascuna forma di materiale del tubo riscaldante. Se i parametri della temperatura di processo non vengono gestiti in modo appropriato, la durata di servizio delle apparecchiature sarà notevolmente ridotta dalla disinfezione CIP ad alta-temperatura e dal riscaldamento della fermentazione-a lungo termine. Nella tabella seguente vengono confrontati i multipli dell'accelerazione della corrosione di quattro materiali tradizionali a temperature elevate.|Materiale del tubo di riscaldamento|Meccanismo di accelerazione della corrosione|Crescita del tasso di corrosione per aumento della temperatura di 10 gradi|Soglia di temperatura pericolosa critica|Suggerimento per il controllo della temperatura|| ----|----|----|----|----|| Acciaio inossidabile 316|Il cloruro penetra più velocemente nel film passivo alle alte temperature; l'alcali dissolve lo strato di ossido di cromo|2,2–2,5 volte più veloce|Pulizia alcalina superiore a 60 gradi|Limite temperatura CIP alcali caldi Inferiore o uguale a 55 gradi|| Titanio grado 2|L'alta temperatura accelera la dissoluzione del film di fluoro; riduce l'efficienza di riparazione del film di ossigeno disciolto|1,8–2,0 volte più veloce|Qualsiasi mezzo con fluoro superiore a 0,1 ppb sopra i 70 gradi|Temperatura di mantenimento della fermentazione Inferiore o uguale a 65 gradi, CIP Inferiore o uguale a 70 gradi|| Tubo al quarzo|La velocità della reazione di attacco con ioni idrossido aumenta notevolmente con il calore|3,0–3,5 volte più veloce|Contatto con liquidi alcalini superiore a 50 gradi|Isolare completamente le tubazioni di circolazione degli alcali|| Riscaldatore rivestito in PFA|L'espansione termica crea microinterstizi all'interno del rivestimento, gli alcali permeano gli interstrati|1,5–1,7 volte più veloce|Funzionamento continuo oltre 90 gradi|Temperatura di disinfezione massima Inferiore o uguale a 85 gradi, ciclo di raffreddamento graduale completo riservato|La corrosione è principalmente una reazione chimica tra i componenti corrosivi nel mezzo o nel liquido detergente e il materiale del tubo. Le strutture di protezione anticorrosione di ciascun materiale determinano una differenza significativa nell'ingrandimento, nonostante il fatto che ogni aumento di 10 gradi della temperatura moltiplicherà la velocità di reazione, come dimostrato dalle regole cinetiche delle reazioni chimiche. Per l'acciaio inossidabile 316, l'attività degli ioni cloruro viene aumentata dalle alte temperature, poiché si basa su una pellicola passiva ricca di cromo. La continuità della pellicola protettiva superficiale viene distrutta direttamente dal calore elevato quando la temperatura degli alcali supera i 60 gradi. I siti iniziali di sfondamento della corrosione sono saldature con una struttura dei grani instabile. La corrosione per vaiolatura sulle saldature si manifesterà in meno di un anno se la fermentazione viene condotta per un periodo prolungato a temperature superiori a 70 gradi in combinazione con concentrazioni di cloruro di circa 50 ppm. Questo è significativamente più breve della tipica durata di servizio di 2-3 anni in condizioni di bassa temperatura. La pellicola autoriparante di TiO₂ del titanio di grado 2 è sensibile alla temperatura. La capacità di rigenerazione del film è significativamente ridotta a causa della significativa diminuzione della solubilità dell'ossigeno disciolto in acqua ad alte temperature. La reazione tra fluoruro e ossido di titanio viene accelerata dal calore elevato in presenza di tracce di fluoruro, determinando un'incisione lattiginosa uniforme dell'intera parete del tubo. Dopo un funzionamento prolungato ad alta temperatura si accumuleranno gravi danni di diradamento, anche se il contenuto di fluoro è inferiore alla soglia di allarme. Il vetro al quarzo è il più suscettibile all'erosione alcalina a causa della sua sensibilità alle alte temperature. La reazione chimica tra idrossido di sodio e biossido di silicio è altamente endotermica, poiché viene generato calore per dissolvere rapidamente i legami covalenti tra silicio e ossigeno. La stessa concentrazione di alcali a 60 gradi formerà spessi strati smerigliati entro dozzine di minuti, distruggendo la resistenza strutturale del quarzo e inducendo fessurazioni termiche in caso di alternanza freddo-caldo. Il contatto accidentale e di breve durata con gli alcali a temperatura ambiente lascia solo tracce opache indistinte. Il rivestimento fluoroplastico PFA non genera di per sé corrosione chimica; tuttavia, è soggetto a ricorrenti sollecitazioni di dilatazione e contrazione termica a causa della circolazione ad alta temperatura. Gli spazi interni del rivestimento vengono ampliati ad ogni ciclo di riscaldamento, consentendo al detergente alcalino di penetrare nel rivestimento e raggiungere il substrato di acciaio al carbonio. Le bolle si formano e si espandono più velocemente all'aumentare della temperatura, provocando la contaminazione del brodo di fermentazione con la ruggine del substrato e la desquamazione dei rivestimenti locali. Una misura anticorrosione a basso costo che si allinea alle caratteristiche del materiale è la fissazione di una temperatura ragionevole. Le imprese dovrebbero stabilire limiti fissi di interblocco della temperatura sui sistemi di controllo del riscaldamento in base al materiale dei loro tubi di riscaldamento e vietare agli operatori di aumentare arbitrariamente la temperatura di disinfezione o fermentazione al fine di accelerare i cicli di produzione. Per evitare il verificarsi di un surriscaldamento a lungo termine, documentare le curve effettive della temperatura operativa durante i controlli giornalieri. La durata complessiva dei fasci tubieri riscaldanti può essere estesa e le perdite inattese causate dalla corrosione accelerata dalla temperatura possono essere evitate rallentando efficacemente la velocità di corrosione e rispettando i limiti di temperatura specifici del materiale.