Bagi insinyur pendingin kelautan yang bertanggung jawab atas pemanas pencairan bunga es di ruang freezer, kapal penyimpanan dingin, dan fasilitas pemrosesan makanan laut, kombinasi kondensat-yang mengandung air garam dan operasi siklik menciptakan salah satu lingkungan korosi paling agresif pada selubung baja tahan karat 316. Pemanas pencairan es berpendingin laut beroperasi di lingkungan dengan konsentrasi klorida dari semprotan air laut, kebocoran air garam, dan penguapan kondensat dapat mencapai 50.000–150.000 ppm-jauh melebihi batas industri pada umumnya. Ketebalan dinding 1,2 mm umum untuk pemanas ini karena keterbatasan ruang dan persyaratan respons termal. Namun, pada kombinasi tertentu antara konsentrasi air garam dan suhu permukaan selubung, penetrasi lubang dapat terjadi dalam waktu tiga bulan, sehingga memerlukan penggantian yang sering dan mahal. Artikel ini mengidentifikasi ambang batas yang tepat ketika selubung 1,2 mm 316 mencapai batas masa pakai tiga-bulan dalam layanan pemanas pendingin laut.
Perilaku Pitting 316 dalam-Air Garam Konsentrasi Tinggi pada Suhu Pencairan Es
Pemanas pencairan es pendingin laut beroperasi dengan memberi energi untuk mencairkan penumpukan es pada kumparan evaporator. Suhu permukaan selubung selama siklus pencairan es biasanya mencapai 150–250 derajat, sedangkan lingkungan sekitarnya mengandung air garam dengan konsentrasi klorida berkisar antara 30.000 ppm (air laut) hingga lebih dari 150.000 ppm (terkonsentrasi melalui penguapan). Pada tingkat klorida yang tinggi ini, suhu lubang kritis sebesar 316 turun drastis. Dalam 30.000 ppm klorida (air laut), suhu lubang kritis kira-kira 25 derajat. Pada 50.000 ppm, suhunya turun hingga 15 derajat. Pada 100.000 ppm, suhu kritis turun di bawah 0 derajat, yang berarti pitting terjadi pada suhu di atas titik beku. Untuk pemanas pencairan es, suhu permukaan selubung selama pengoperasian adalah 150–250 derajat, jauh melebihi suhu lubang kritis berapa pun konsentrasinya. Pitting dimulai dalam beberapa jam setelah pemaparan pertama. Setelah dimulai, laju penyebaran lubang dalam air garam klorida tinggi-tinggi sangat cepat-biasanya 2–5 mm per bulan pada suhu 50 derajat dan 5–10 mm per bulan pada suhu 80 derajat . Selubung 1,2 mm di lingkungan ini akan menembus dalam 1-3 minggu setelah lubang dimulai. Masa pakai tiga-bulan dicapai hanya jika pemanas beroperasi sebentar-sebentar dengan siklus mati-yang diperpanjang, sehingga air garam dapat mengering dan mengurangi waktu pada kondisi korosif.
Air Garam Kritis-Kombinasi Suhu untuk Kehidupan Tiga-Bulan
Berdasarkan data kegagalan lapangan dari sistem pendingin laut dan pengujian laboratorium yang dipercepat terhadap sampel selubung 316 1,2 mm dalam air garam pekat, kombinasi konsentrasi air garam dan suhu permukaan selubung berikut menghasilkan masa pakai maksimum tiga-bulan.
| Konsentrasi Air Garam Klorida (ppm) | Suhu Lubang Kritis pada Konsentrasi Ini | Suhu Permukaan Selubung Selama Pencairan Es | Laju Perambatan Lubang (mm/bulan) pada Suhu Selubung | Waktu untuk Penetrasi 1,2 mm Setelah Inisiasi | Total Masa Pakai (Inisiasi + Propagasi) |
|---|---|---|---|---|---|
| 30.000 – 40.000 (air laut) | 20 – 25 derajat | 150 – 200 derajat | 3 – 5 mm/bulan | 0,3 – 0,4 bulan | 0,5 – 1 bulan |
| 40,000 – 60,000 | 10 – 20 derajat | 150 – 200 derajat | 4 – 7 mm/bulan | 0,2 – 0,3 bulan | 0,3 – 0,5 bulan |
| 60,000 – 80,000 | 5 – 10 derajat | 150 – 200 derajat | 5 – 8 mm/bulan | 0,15 – 0,25 bulan | 0,25 – 0,4 bulan |
| 80,000 – 100,000 | 0 – 5 derajat | 150 – 200 derajat | 6 – 10 mm/bulan | 0,12 – 0,2 bulan | 0,2 – 0,3 bulan |
| Di atas 100.000 | Di bawah 0 derajat | 150 – 200 derajat | 8 – 15 mm/bulan | 0,08 – 0,15 bulan | 0,1 – 0,2 bulan |
Pada konsentrasi air garam pendingin laut pada umumnya sebesar 30.000–50.000 ppm, selubung 1,2 mm 316 secara teoritis akan berlubang dalam waktu 2–4 minggu. Dalam praktiknya, masa pakai tiga-bulan dapat dicapai hanya karena pemanas beroperasi sesekali-mungkin 4–6 siklus pencairan es per hari, yang masing-masing berlangsung selama 10–20 menit. Total waktu pada suhu tinggi adalah 1–2 jam per hari, sehingga memperpanjang umur kalender hingga 2–4 bulan meskipun waktu korosi sebenarnya hanya 60–120 jam. Ambang batas penggantian selama tiga-bulan tercapai ketika waktu paparan korosi kumulatif mencapai sekitar 100–200 jam.
Amplop Pengoperasian yang Aman untuk Masa Pakai Tiga-Bulan
Tabel berikut memberikan jam pencairan kumulatif aman maksimum per minggu untuk selubung 1,2 mm 316 dalam layanan pendingin laut untuk mencapai interval penggantian tiga-bulan. Nilai-nilai tersebut mengasumsikan konsentrasi air garam khas yang ditemukan di lingkungan laut yang berbeda.
| Lingkungan Laut | Konsentrasi Brine Klorida Khas (ppm) | Jam Pencairan Es Aman Maksimum per Minggu untuk Kehidupan 3 Bulan | Siklus Pencairan Es Khas per Hari dengan 15 Menit per Siklus | Interval Penggantian yang Direkomendasikan pada Pengoperasian Biasa |
|---|---|---|---|---|
| Lautan terbuka,-koil yang dikeringkan dengan baik | 30,000 – 35,000 | 10 – 15 jam | 6 – 8 siklus (1,5 – 2 jam) | 2 – 3 bulan |
| Pelabuhan pesisir, penguapan sedang | 35,000 – 50,000 | 5 – 10 jam | 6 – 8 siklus (1,5 – 2 jam) | 1 – 2 bulan |
| Lambung kapal atau panci tetes tertutup | 50,000 – 80,000 | 3 – 5 jam | 6 – 8 siklus (1,5 – 2 jam) | 3 – 6 minggu |
| Air garam menguap, drainase buruk | 80,000 – 120,000 | 1 – 3 jam | 6 – 8 siklus (1,5 – 2 jam) | 2 – 4 minggu |
| Air garam pekat, tidak ada drainase | Di atas 120.000 | Kurang dari 1 jam | 6 – 8 siklus (1,5 – 2 jam) | 1 – 2 minggu |
Untuk sistem pendingin laut pada umumnya yang mengoperasikan 8 siklus pencairan es per hari dengan durasi masing-masing 15 menit (2 jam pencairan es per hari, 14 jam per minggu), selubung 1,2 mm 316 dalam kondisi laut terbuka (30.000–35.000 ppm) akan melebihi batas mingguan 10–15 jam. Masa pakai yang diharapkan adalah 2–3 bulan, sesuai dengan pengalaman lapangan. Dalam konsentrasi air garam yang lebih tinggi, umurnya turun menjadi beberapa minggu.
Modifikasi Desain untuk Memperpanjang Umur Lebih dari Tiga Bulan
Jika selubung 316 1,2 mm harus digunakan dalam layanan pendingin laut dan penggantian selama tiga-bulan tidak dapat diterima, empat modifikasi desain dapat memperpanjang masa pakai. Yang pertama dan paling efektif adalah memperbaiki drainase koil setelah pencairan es. Menghilangkan genangan air garam akan mengurangi waktu kontak selubung dengan elektrolit korosif. Pemasangan miring dan panci tetesan yang terkuras seluruhnya dapat memperpanjang masa pakai sebanyak 2–3 kali lipat. Modifikasi kedua adalah mengurangi frekuensi dan durasi pencairan es. Menggunakan pencairan es sesuai permintaan (dimulai hanya ketika es terdeteksi) dibandingkan pencairan es berwaktu dapat mengurangi jam pencairan es sebesar 50–70%. Modifikasi ketiga adalah dengan mengaplikasikan lapisan pelindung pada sarungnya. Lapisan nikel atau fluoropolimer tanpa listrik dapat menjadi penghalang antara 316 dan air garam, sehingga memperpanjang masa pakai 3–5 kali lipat. Namun, pelapis harus tahan terhadap suhu pencairan es 200 derajat tanpa mengalami degradasi. Modifikasi keempat adalah mengupgrade ke{19}}bahan paduan yang lebih tahan terhadap lubang. Titanium (Grade 2 atau Grade 7) memiliki suhu pitting kritis di atas 100 derajat bahkan dalam 100.000 ppm klorida, membuatnya hampir kebal terhadap pitting dalam layanan pendingin laut. Selubung titanium dengan ketebalan dinding 0,8 mm akan bertahan lebih lama dari selubung 1,2 mm 316 dengan faktor 10–20. Untuk sistem pendingin laut di mana penggantian pemanas memerlukan pencairan bunga es dan akses koil, biaya tenaga kerja untuk penggantian yang sering biasanya melebihi perbedaan biaya antara 316 dan titanium. Saat menentukan pemanas pencairan es untuk instalasi kelautan baru, para insinyur harus menggunakan titanium secara default untuk aplikasi apa pun di mana paparan air garam tidak dapat dihindari. Untuk pemanas 316 yang ada, menerapkan drainase yang ketat dan mengurangi penjadwalan pencairan es adalah pendekatan paling praktis untuk memperpanjang umur lebih dari tiga bulan. Ambang batas penggantian selama tiga-bulan bukanlah angka tetap, melainkan fungsi konsentrasi air garam dan jam pencairan kumulatif yang dapat diprediksi. Dengan mengukur kedua parameter tersebut, para insinyur dapat memperkirakan interval penggantian dan merencanakan pemeliharaan, menghindari kegagalan pencairan bunga es yang tidak terduga yang menyebabkan lapisan es pada koil dan waktu henti pendinginan.
