تجهیزات پردازش شیمیایی و برخی کاربردهای تولید مواد غذایی، عناصر گرمایشی را در معرض اسیدهای تهاجمی یا محلولهای سوزاننده قرار میدهند که به سرعت مواد ساختمانی استاندارد را از بین میبرند. محلولهای اسید سولفوریک، اسید کلریدریک، هیدروکسید سدیم و اسید فسفریک مورد استفاده در فرآیندهای تمیز کردن، اچ کردن یا سنتز شیمیایی، چالشهای خوردگی را ایجاد میکنند که نیاز به مواد گرمکن تخصصی و اقدامات حفاظتی دارد. غلاف های استاندارد فولاد ضد زنگ 304 در عرض چند روز یا چند هفته به این محیط ها تسلیم می شوند و انتخاب دقیق مواد بر اساس پروفایل های قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خاص را ضروری می کند.
آلیاژهای بی رنگ در مقایسه با فولادهای ضد زنگ استاندارد، به ویژه برای محیطهای اسید سولفوریک و فسفریک در غلظتها و دماهای متوسط، مقاومت اسیدی بهتری را ارائه میدهند. محتوای نیکل بالا مقاومت در برابر ترک خوردگی تنش کلریدی را ایجاد می کند که بر فولادهای زنگ نزن سری 300 تأثیر می گذارد، در حالی که محتوای کروم مقاومت در برابر اکسیداسیون را حفظ می کند. این آلیاژها غلظت اسید ضعیف تا متوسط را تا حدود 100 درجه تحمل می کنند، که آنها را برای بسیاری از کاربردهای تمیز کردن و پردازش صنعتی که در آن مواد استاندارد به سرعت خراب می شوند، مناسب می کند.
بر اساس تجربه با تاسیسات آبکاری و تصفیه سطح، غلاف های تیتانیوم مقاومت استثنایی در برابر اسیدهای اکسید کننده از جمله اسید نیتریک و محلول های کلرید قوی ایجاد می کنند که حتی آلیاژهای{0} نیکل بالا را نیز از بین می برند. لایه اکسید محافظ فلز در محدودههای pH شدید پایدار میماند و از خوردگی حفرهای و شکافی که مواد ضد زنگ را آزار میدهد، جلوگیری میکند. با این حال، هدایت حرارتی کمتر تیتانیوم به اندازه دقیق بخاری برای اطمینان از انتقال حرارت کافی نیاز دارد و هزینه آن کاربرد را در شرایطی که مواد کمتر نامناسب نشان میدهند محدود میکند.
در واقع، مقایسه بین غلافهای فلزی و حفاظت غیرفلزی{0}رویکردهای جایگزین را برای محیطهای شیمیایی شدید نشان میدهد. غلاف های کوارتز به جز اسید هیدروفلوئوریک و قلیایی های قوی، تقریباً مقاومت شیمیایی جهانی را ارائه می دهند و در برابر محیط های تهاجمی که به همه آلیاژهای فلزی حمله می کنند، مقاومت می کنند. ماهیت شکننده کوارتز دوام مکانیکی را محدود میکند و به محفظههای محافظ و رسیدگی دقیق نیاز دارد، اما بیاثری شیمیایی بینظیری را برای پردازش نیمهرسانا و گرمایش شیمیایی فوق{{3} خالص فراهم میکند. پوششها یا غلافهای تفلون (PTFE) در برابر اکثر مواد شیمیایی مقاومت میکنند در حالی که انعطافپذیری را با مواد سرامیکی غیرممکن میکنند، اگرچه محدودیتهای دمایی در حدود 260 درجه، کاربرد آنها را محدود میکند.
محیط های قلیایی، به ویژه محلول های سوزاننده قوی در دماهای بالا، حتی آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی{0}}را از طریق مکانیسم های متفاوتی نسبت به حمله اسیدی مورد حمله قرار می دهند. محلول های هیدروکسید سدیم بالاتر از غلظت 50 درصد در دمای بیش از 80 درجه باعث ایجاد ترک خوردگی تنشی در آلیاژهای مبتنی بر نیکل{4}}می شود که ممکن است به طور موثر در برابر محیط های اسیدی مقاومت کنند. برای این کاربردهای سوزاننده تهاجمی، آلیاژهای تخصصی مانند Monel یا Inconel 600 عملکرد بهتری را ارائه می دهند، اگرچه حتی این مواد دارای محدودیت غلظت و دما هستند که نیاز به ارزیابی دقیق دارد.
کیفیت پرداخت سطح به طور قابل توجهی بر مقاومت در برابر خوردگی در محیط های شیمیایی تأثیر می گذارد. سطوح صیقلی در برابر چسبندگی شیمیایی و ایجاد شکاف بهتر از روکشهای زبر یا مات مقاومت میکنند، در حالی که پولیش الکتریکی عیوب سطح و لایههای خالی شده از کروم- را که شروع به خوردگی میکنند، از بین میبرد. برای بخاری های نصب شده در مخازنی که در آن قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی رخ می دهد، سطوح صاف نیز تمیز کردن را تسهیل می کند و از تجمع موادی که سلول های خوردگی موضعی یا نقاط داغ ایجاد می کند جلوگیری می کند.
پوششهای محافظ قابلیت کاربرد بخاری را در محیطهایی با خورندگی متوسط گسترش میدهند که در آن آلیاژهای عجیب و غریب هزینه-غیر زیادی دارند. پوششهای سرامیکی که از طریق اسپری پلاسما یا سایر تکنیکهای رسوبگذاری اعمال میشوند، لایههای مانعی بین محیط شیمیایی و غلاف فلز پایه ایجاد میکنند. این پوشش ها باید چسبندگی را از طریق چرخه حرارتی بدون ترک حفظ کنند، که مستلزم تطبیق ضرایب انبساط حرارتی بین پوشش و بستر است. پوشش های سرامیکی که به درستی اعمال شوند می توانند عمر گرمکن را در محیط های شیمیایی مرزی دو یا سه برابر کنند.
نمودارهای مقاومت شیمیایی نقطه شروعی را برای انتخاب مواد ارائه میدهند، اما شرایط عملیاتی واقعی اغلب شامل مخلوطهای پیچیده، ناخالصیهای ردیابی و دماهای متفاوتی است که نمودارها را ساده میکند. آلودگی اسید هیدروکلریک در محلول های اسید سولفوریک باعث ایجاد حمله کلریدی می شود که نمودارهای اسید خالص آن را پیش بینی نمی کنند. تغییرات دما در طول چرخه های پردازش، نرخ خوردگی را به صورت غیر خطی تغییر می دهد. آزمایش میدانی در شرایط فرآیند واقعی، اگرچه گران است، اما اغلب تنها روش قابل اعتماد برای اعتبارسنجی انتخاب مواد برای کاربردهای حیاتی را ثابت میکند.
