Was sind die Ursachen für eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit in Edelstahlreaktoren?

Während des Betriebs sind Edelstahlreaktoren häufig korrosiven Medien wie Säuren, Laugen, Salzen und organischen Lösungsmitteln ausgesetzt. Unter Hochtemperatur- und Hochdruck-Betriebsbedingungen werden die korrosiven Auswirkungen dieser Medien auf Edelstahlwerkstoffe erheblich verstärkt.

• Lochfraß- und interkristalline Korrosion: Chloridionen (Cl⁻) sind eine Hauptursache für Lochfraß und Spannungsrisskorrosion in Edelstahl. In chloridhaltigen Umgebungen oder Reinigungslösungen mit Chloriden kann der passive Film auf der Edelstahloberfläche leicht beschädigt werden, was zu lokaler Korrosion führt.
• Spaltkorrosion: Kleine Spalte neigen dazu, sich an Stellen wie Rührwerkswellenabdichtungen, Flanschverbindungen und Schweißnähten zu bilden. Die Zurückhaltung von Elektrolyten in diesen Bereichen erzeugt Sauerstoffkonzentrationszellen, die Spaltkorrosion auslösen können.
• Beschädigung der Beschichtung: Einige Reaktorinnenräume können mit Emaille, aufgesprühtem PTFE oder anderen Korrosionsschutzbeschichtungen geschützt sein. Sobald diese Beschichtungen zerkratzt, abgeblättert oder ungleichmäßig aufgetragen sind, wird das darunterliegende Metallsubstrat direkt korrosiven Umgebungen ausgesetzt, was den Abbau beschleunigt.
• Empfehlung: Wählen Sie geeignete Edelstahlsorten basierend auf den Prozessmedien—wie 316L oder Duplex-Stähle—für eine erhöhte Beständigkeit gegen Chloridionenkorrosion. Überprüfen Sie regelmäßig den Zustand der Innenoberfläche und führen Sie bei Bedarf eine Passivierungsbehandlung durch, um den schützenden passiven Film wiederherzustellen.

Reaktoren unterliegen häufigen Temperaturwechseln (Heizen/Kühlen) und Druckänderungen (Druckaufbau/Druckentlastung), wodurch das Material periodischen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt wird. Im Laufe der Zeit kann dies zu Ermüdungsschäden führen.

• Thermische Ermüdungsrisse: Schnelle Temperaturschwankungen verursachen ungleichmäßige Ausdehnung und Kontraktion über verschiedene Teile des Behälters, wodurch thermische Spannungen entstehen. Mikrorisse treten besonders wahrscheinlich an strukturellen Diskontinuitäten wie Düsen, Mannlöchern und Stützverbindungen auf.
• Druckermüdung: Wiederholte Druckschwankungen führen zu kumulativer plastischer Verformung im Metall, wodurch seine Festigkeit und Zähigkeit verringert werden, was möglicherweise zu Rissausbreitung oder sogar zum Bruch führen kann.
• Vibrationseffekte: Mechanische Vibrationen, die durch das Rührwerk während des Betriebs erzeugt werden, können Ermüdungsschäden an Schweißnähten und Verbindungspunkten verschlimmern.
• Empfehlung: Kontrollieren Sie die Heiz- und Druckaufbauraten während des Betriebs, um Thermoschock zu vermeiden; führen Sie regelmäßige zerstörungsfreie Prüfungen (z. B. Ultraschall- oder Magnetpulverprüfung) durch, um potenzielle Risse frühzeitig zu erkennen.

Um die Reinheit der Reaktion zu gewährleisten und Kreuzkontaminationen zu vermeiden, müssen Reaktoren regelmäßig gereinigt werden. Unsachgemäße Reinigungsmethoden können jedoch tatsächlich die Leistung der Ausrüstung beeinträchtigen.

• Verwendung von starken Säure-/Alkali-Reinigern: Obwohl sie zur Entfernung von Ablagerungen wirksam sind, kann Rest-Säure oder -Alkali, wenn die Konzentration nicht richtig kontrolliert wird oder das Spülen nach der Reinigung unzureichend ist, die Edelstahloberfläche weiter korrodieren—insbesondere bei Edelstahl mit niedrigem Nickelgehalt.
• Unvollständige Reinigung: Verbleibende Reaktionsprodukte, Polymere oder kristalline Substanzen können sich an den Behälterwänden ansammeln, wodurch die Wärmeübertragungseffizienz verringert und als Ausgangsorte für Korrosion dienen.
• Verwendung von harten Bürsten oder Scheuermitteln: Diese können die Innenfläche zerkratzen, die Passivschicht beschädigen und die Korrosionsanfälligkeit erhöhen.
• Empfehlung: Verwenden Sie neutrale oder spezielle Reinigungsmittel und befolgen Sie eine standardisierte Reinigungssequenz: Vorspülen → Waschen → gründliches Spülen → Trocknen. Erwägen Sie die Implementierung eines CIP-Systems (Clean-in-Place), um die Reinigungseffizienz und -sicherheit zu verbessern.

Die Rationalität der Konstruktion und die Qualität der Fertigung sind grundlegende Faktoren, die die Lebensdauer der Ausrüstung bestimmen.

• Schlechte Konstruktion: Übermäßige Totzonen, schlechter Auslassfluss oder eine unsachgemäße Anordnung des Rührwerks können zu Materialrückhaltung und ungleichmäßigem Mischen führen, was die Reinigung erschwert und das Korrosionsrisiko erhöht.
• Falsche Materialauswahl: Die Verwendung ungeeigneter Edelstahlsorten (z. B. Ersatz von 304 durch 316L in chloridhaltigen Anwendungen) verkürzt die Lebensdauer der Ausrüstung erheblich.
• Schlechte Schweißqualität: Probleme wie Porosität, Schlackeneinschluss oder unvollständige Verschmelzung in Schweißnähten verringern nicht nur die mechanische Festigkeit, sondern schaffen auch bevorzugte Stellen für den Korrosionsbeginn.
• Unzureichende Oberflächenbehandlung: Übermäßig raue Innenflächen oder das Fehlen von Polier-/Passivierungsbehandlungen behindern die Bildung eines gleichmäßigen, dichten Oxidfilms, wodurch die Korrosionsbeständigkeit verringert wird.
• Empfehlung: Überprüfen Sie Konstruktionszeichnungen, Materialzertifizierungen und Schweißverfahrensqualifikationen während der Beschaffung sorgfältig. Führen Sie vor der Inbetriebnahme eine Endoskopie und Passivierungsbehandlung durch.

Der Mangel an wissenschaftlichem und effektivem Wartungsmanagement ist ein wichtiger menschlicher Faktor, der zur Leistungsminderung der Ausrüstung beiträgt.

• Fehler beim Ersetzen gealterter Dichtungen: Mechanische Dichtungen oder Dichtungen können sich nach längerem Gebrauch verschlechtern oder verformen, was zu Lecks führt, die sich auf den Vakuum- oder Druckbetrieb auswirken und möglicherweise Sicherheitsvorfälle verursachen.
• Ventil- und Rohrleitungsblockade oder Korrosion: Wenn Ein-/Auslassöffnungen, Auslassventile und zugehörige Rohrleitungen nicht regelmäßig gereinigt werden, können Durchflussblockaden auftreten, die die Prozessstabilität beeinträchtigen.
• Vernachlässigung routinemäßiger Inspektionen: Das Versäumnis, Anzeichen von Korrosion, ungewöhnlichen Geräuschen oder ungewöhnlichen Vibrationen rechtzeitig zu erkennen, kann dazu führen, dass Gelegenheiten für rechtzeitige Reparaturen verpasst werden.
• Unzureichende Schmierung: Fehlende Schmierung in Antriebskomponenten (z. B. Getriebe, Lager) beschleunigt den Verschleiß und beeinträchtigt den normalen Betrieb des Rührwerks.
• Empfehlung: Richten Sie ein umfassendes Wartungsprotokoll für die Ausrüstung ein, implementieren Sie geplante Wartungspläne (z. B. vierteljährliche Kontrollen, jährliche Überholungen), ersetzen Sie abgenutzte Teile umgehend und führen Sie detaillierte Servicedokumente.

• Mikrobiologisch beeinflusste Korrosion (MIC): In bestimmten Biofermentations- oder wässrigen Systemen können mikrobielle Stoffwechselprodukte (z. B. Schwefelwasserstoff) lokale Korrosion verursachen.
• Galvanische Korrosion: Wenn Edelstahl in einer elektrolytischen Umgebung in direkten Kontakt mit unähnlichen Metallen (z. B. Kohlenstoffstahlstützen, Kupferinstrumentenanschlüssen) kommt, können galvanische Zellen entstehen, die die Korrosion von Edelstahl beschleunigen.
• Bedienfehler: Der Betrieb der Ausrüstung über ihre Temperatur- oder Druckgrenzen hinaus oder die Einführung inkompatibler Materialien kann irreversible Schäden am Reaktor verursachen.