For 20 % flussyreopløsning (HF) ved 40-60 grader er den maksimalt tilladte strømningshastighed for at holde erosion af en 2 mm PFA-væg under 0,1 mm/år 1,5-2,0 m/s. I modsætning til silicasandslam indeholder HF i sig selv ikke faste partikler; det er en væske. Erosion fra en ren væske (uden faste stoffer) er ubetydelig uanset hastighed, fordi der ikke er nogen partikler til at påvirke overfladen. Bekymringen er erosion frafaste partiklerder kan være til stede i HF-opløsningen (f.eks. metalfluorider, silica fra glasopløsning). Hvis HF er ren (ingen faste stoffer), kan strømningshastigheden være op til 5 m/s uden målbar erosion. Hvis HF indeholder suspenderede faste stoffer (typisk i bejdsebade, hvor metalfluorider udfældes), følger erosionshastigheden de samme regler som for enhver slibende gylle (se artikel #72). For ren 20% HF er grænsen ikke erosion, men kemisk permeation. For HF med faste stoffer begrænses hastigheden til 1,5-2,0 m/s for 0,1 mm/år erosion.
Erosion vs. Kemisk Permeation i HF Service
| Parameter | Rens 20% HF (ingen faste stoffer) | 20 % HF + 1 % tørstof (f.eks. CaF₂, MgF₂) |
|---|---|---|
| Dominerende nedbrydningsmekanisme | Permeation (kemisk) | Erosion + permeation |
| Permeationshastighed (2 mm, 60 grader) | 0,5–1,0 g/m²·dag | 0,5-1,0 g/m²·dag (uændret) |
| Erosionshastighed ved 2 m/s (mm/år) | <0.01 (negligible) | 0.08–0.12 |
| Erosionshastighed ved 3 m/s | <0.01 | 0.20–0.30 |
| Erosionshastighed ved 4 m/s | <0.01 | 0.40–0.60 |
| Max hastighed for 0,1 mm/år erosion | >10 m/s | 1.8–2.2 m/s |
Partikelerosion i HF-bejdsebade
Ved stålbejdsning med HF (til rustfrit stål) indeholder badet opløste jern- og kromfluorider. Nogle kan udfældes som fine partikler (1-10 µm). Disse partikler kan erodere PFA ved høje hastigheder. Erosionshastigheden for 5 µm partikler er lavere end for 100 µm partikler (se artikel #72). For partikler under 10 µm er erosionshastigheden 0,01-0,05 mm/år ved 2 m/s – ubetydelig. For større partikler (fra opstrøms skala eller glasforurening) kan erosion være betydelig.
Maksimal hastighed for ren HF (ingen faste stoffer)
| HF Koncentration | Temperatur (grad) | Dominerende slid | Maks. hastighed (m/s) | Begrænsende faktor |
|---|---|---|---|---|
| 20% | 40 | Gennemtrængning | Ingen grænse (permeation uafhængig af hastighed) | Vægtykkelse |
| 20% | 60 | Gennemtrængning | Ingen grænse | Vægtykkelse |
| 20% | 80 | Gennemtrængning | Ingen grænse | Vægtykkelse (korrosion) |
| 30% | 60 | Gennemtrængning | Ingen grænse | - |
| 50% | 60 | Gennemtrængning | Ingen grænse | - |
For ren HF påvirker hastigheden ikke permeationen. Permeation er drevet af koncentrationsgradient, ikke strømningshastighed. Så varmelegemet kan fungere ved enhver hastighed (op til 5-10 m/s) uden erosivt slid.
Maksimal hastighed for HF med suspenderede faste stoffer
| Partikeltype | Partikelstørrelse (µm) | Koncentration (vægt%) | Maks. hastighed for 0,1 mm/år (m/s) | Noter |
|---|---|---|---|---|
| CaF₂ (blød) | 10–50 | 0.5% | 3.5–4.0 | Lav erosion |
| CaF2 | 100–200 | 0.5% | 2.0–2.5 | Moderat |
| Silica (glas) | 10–50 | 0.1% | 2.0–2.5 | Hårde partikler |
| Silica | 100–200 | 0.1% | 1.2–1.5 | Høj erosion |
| Metalfluorider (blandet) | 5–30 | 1% | 2.5–3.0 | Typisk til bejdsebade |
Eksempel på felt
En bejdselinje i rustfrit stål brugte 20 % HF ved 55 grader med 0,5–1 % suspenderede metalfluorider (5–20 µm). PFA-varmeren (2 mm væg) blev drevet ved 3 m/s strømningshastighed. Efter 2 år blev vægtykkelsen målt til 1,7 mm (erosion 0,15 mm/år – over målet på 0,1 mm). Anlægget reducerede strømningshastigheden til 2 m/s. Erosion faldt til 0,08 mm/år. Anlægget installerede også en bundfældningstank til at fjerne faste stoffer, hvilket reducerede koncentrationen til 0,2%. Ved 2 m/s og 0,2 % tørstof var erosion<0.05 mm/year.
Påvisning af Erosion i HF Service
Ultralyds tykkelsesmåling(se artikel #46) hver 6. måned.
Visuel inspektion: HF må ikke efterlade synlige mærker på PFA (ingen misfarvning). Mål tykkelse.
Tjek for pitting: HF forårsager ofte pitting, ikke ensartet erosion. Se efter små huller (0,5-2 mm i diameter).
Designanbefalinger for HF Service
| HF type | Anbefalet Max Velocity | Vægtykkelse | Inspektionsinterval |
|---|---|---|---|
| Ren HF (ingen faste stoffer) | Ingen grænse (op til 5 m/s) | 2,0 mm | Hvert andet år (permeation) |
| HF med<0.5% soft solids | 2.5 m/s | 2,0-2,5 mm | Årligt |
| HF med 0,5-1 % bløde tørstoffer | 2.0 m/s | 2,5 mm | Hver 6. måned |
| HF with >1% bløde faste stoffer | 1.5 m/s | 3,0 mm | Hver 6. måned |
| HF med eventuelle hårde faste stoffer (silica) | 1.0–1.5 m/s | 3,0 mm | Hver 3. måned |
Konklusion: For ren 20 % HF er hastighed ikke en erosionsbekymring; For HF med faste stoffer, grænse til 1,5–2,0 m/s
For ren 20 % HF-opløsning (ingen suspenderede stoffer) er den maksimalt tilladte strømningshastighed for en 2 mm PFA-væg ikke begrænset af erosion; selv ved 10 m/s er erosion ubetydelig (<0.01 mm/year). The dominant failure mode is chemical permeation, which is independent of velocity. For HF containing suspended solids (metal fluorides, silica), erosion becomes significant. To keep erosion below 0.1 mm/year, limit flow velocity to 1.5–2.0 m/s for typical solids concentrations (0.5–1%). The presence of solids is the key factor. Clean HF is safe at high velocity. Dirty HF requires slower flow. Filter out solids, or slow down your pump. Your heater's thickness depends on it. Measure, filter, control. In HF, erosion is not from the acid itself, but from what it carries. Clean your acid, protect your heater. Your wall will thank you.
