Kaip storos terminio oksido nuosėdos pablogina ilgalaikį titano panardinamųjų šildytuvų veikimą
Titano panardinamieji šildytuvai yra plačiai pritaikyti rūgštinio cheminio apdorojimo procesams, kuriuose gausu chlorido. Vartotojai paprastai pripažįsta, kad titanas, susilietus su vandenine terpe, sudaro ploną apsauginę titano dioksido plėvelę. Tačiau nuolatinė aukšta temperatūra gali paskatinti nuolatinį oksido sluoksnio augimą ir storų terminio oksido apnašų susidarymą ant apvalkalo paviršiaus. Ši stora trapi apnaša sumažina šilumos perdavimo efektyvumą, sukuria vidinį liekamąjį įtempį ir sukuria mikro įtrūkimus. Korozinis skystis prasiskverbia pro apnašų plyšius ir sukelia paslėptą plyšių koroziją po oksido sluoksniais, net jei tūrinė terpė atitinka rekomenduojamas naudojimo ribas.
Įprastomis darbo sąlygomis ant titano paviršiaus savaime susidaro plona, tanki pasyviojo oksido plėvelė, užtikrinanti puikų atsparumą korozijai. Kai darbinė temperatūra nuolat kyla, oksidacijos reakcija žymiai pagreitėja. Užuot išlaikęs nanometrų mastelio apsauginę plėvelę, oksido sluoksnis pamažu sutirštėja į trapią apnašą su biria mikrostruktūra. Dėl šiluminio plėtimosi koeficiento skirtumų tarp titano metalo pagrindo ir storo oksido nuosėdų susidaro didelis liekamasis įtempis oksido sluoksnyje. Per oksidų skalę pradeda formuotis smulkūs mikro įtrūkimai. Vizualiai apvalkalo paviršius pasidaro tamsiai pilkas arba melsvas, tačiau daugelis operatorių šį spalvos pasikeitimą laiko įprastu darbo reiškiniu, nesuvokdami pagrindinės rizikos.
Su storu oksidu susijęs gedimas seka progresuojančiu latentiniu keliu. Storos skalės veikia kaip šiluminės varžos barjeras ir sumažina bendrą šilumos mainų efektyvumą, todėl šildytuvo elementai turi veikti aukštesnėje vidinėje temperatūroje, kad būtų pasiekta tikslinė skysčio temperatūra. Mikro įtrūkimai oksido nuosėdų viduje suteikia difuzijos kanalus koroziniam elektrolitui. Proceso skystis prasiskverbia į metalo oksido sąsają ir sudaro paslėptas plyšių korozijos zonas po apnašomis. Kadangi korozijos vietos yra visiškai padengtos oksidų nuosėdomis, įprastinis vizualinis patikrinimas negali aptikti ankstyvos metalo atakos. Progresuojant plyšių korozijai, vietinis sienelės storio mažėjimas kaupiasi ir galiausiai, esant nuolatinei šiluminės ciklo apkrovai, atsiranda apvalkalo perforacija.
Kelios praktinės inžinerinės atsakomosios priemonės gali sumažinti terminio oksido masto pavojų. Venkite ilgalaikio nepertraukiamo veikimo per aukštą temperatūrą, viršijančią titano medžiagos šiluminę vertę. Optimizuokite galios tankio nustatymą, kad apvalkalo paviršiaus temperatūra palaikytų priimtiną diapazoną. Periodiškai atlikite ėsdinimo apdorojimą, kad priežiūros ciklų metu pašalintumėte pernelyg storas oksido nuosėdas. Atkreipkite ypatingą dėmesį į tamsios spalvos oksido spalvos pasikeitimą ant titano apvalkalo. Ilgalaikio darbo aukštoje temperatūroje scenarijuose įvertinkite alternatyvias šildytuvo medžiagų parinktis, kad sumažintumėte oksidų masto augimo riziką.
|
Šildytuvo tipas |
Terminio oksido skalės skilimo rizika |
Pagrindinis degradacijos mechanizmas |
Ankstyvosios stadijos stebimas signalas |
Pagrindinė prevencinė priemonė |
|---|---|---|---|---|
|
Titanas |
Vidutinis-aukštas |
Padidėjus temperatūrai susidaro storos trapios oksido nuosėdos; dėl terminio neatitikimo susidaro mikro įtrūkimai, dėl kurių atsiranda paslėptų plyšių korozija po apnašomis |
Tamsiai pilka arba melsva netolygi spalva išoriniame apvalkalo paviršiuje |
Kontroliuokite apvalkalo paviršiaus temperatūrą + periodinį ėsdinimo pašalinimą nuo perteklinių oksidų nuosėdų |
|
316 nerūdijantis plienas |
Vidutinis |
Aukštoje temperatūroje susidaro oksidų nuosėdos; nuosėdų skilimas atskleidžia šviežią metalą ir pagreitina taškinę koroziją |
Ant metalinio paviršiaus rausvai rudos oksido nuosėdos |
Venkite ilgalaikių darbo sąlygų per aukštą temperatūrą |
|
Su PFA striuke |
Nereikšmingas |
Polimerinis išorinis sluoksnis izoliuoja terpę; metalo oksido nuosėdų rizika svarbi tik po dangos pažeidimo |
Įtrynimo ar plyšimo žymės ant PFA išorinio apvalkalo |
Neleiskite mechaniniam fluoropolimero barjerinio sluoksnio pažeidimui |
|
Lydytas kvarcas |
Nereikšmingas |
Kvarcas nesudarys laidžių metalo oksidų apnašų; rizika kyla dėl paviršiaus užteršimo terminio įtempio poveikio |
Užteršimas arba migla, pritvirtinta prie skaidrios vamzdžio sienelės |
Reguliarus valymas, siekiant pašalinti paviršiaus teršalų nuosėdas |
Apibendrinant galima pasakyti, kad per didelis šiluminio oksido masto augimas yra lengvai nepaisomas senėjimo veiksnys titano panardinamiesiems šildytuvams esant aukštai temperatūrai nuolatinio veikimo sąlygomis. Storos trapios oksido apnašos sukelia šilumos perdavimo nuostolius ir atveria kelius paslėptai plyšių korozijai apačioje. Tinkama temperatūros kontrolė, tinkamas galios tankio dizainas ir suplanuotas oksidų nuosėdų valymas yra gyvybiškai svarbūs norint užtikrinti ilgalaikį titano šildymo mazgų patikimumą korozinėse cheminių medžiagų apdorojimo sistemose.
