Za grijač od titanskog omotača koji doživljava povremeno isu-isušivanje (10 minuta tjedno) u spremniku sa 5% sumporne kiseline, koji je maksimalan broj isu-isušivanja prije nego što oksid pukne i cijev se pretjerano stanji?
Ostavite poruku
U 5% sumpornoj kiselini (H₂SO₄) na 80 stupnjeva, titan se oslanja na pasivni oksidni film za zaštitu. Povremeno sušenje--kada razina tekućine padne ispod grijača-izlaže vrući titan zraku. Nagli porast temperature (od 80 stupnjeva do preko 200 stupnjeva) uzrokuje neusklađenost toplinske ekspanzije između kamenca oksida i metala, što dovodi do pucanja. Svaki{10}}događaj isušivanja uklanja tanki sloj oksida i nešto osnovnog metala. Nakon približno 50 isušivanja, kumulativno stanjivanje doseže 0,1–0,2 mm. Nakon 200 događaja može doći do perforacije stijenke od 1,2 mm. Maksimalan broj isušivanja prije prekomjernog stanjivanja i perforacije ovisi o trajanju svakog isu-i koncentraciji kiseline.
Mehanizam pucanja oksida i gubitka metala tijekom-sušenja
Tijekom normalnog rada na 80 stupnjeva, titanijev oksid je tanak (2–5 nm) i štiti. Kada razina tekućine padne i grijač je izložen zraku, površinska temperatura poraste na 200-400 stupnjeva u roku od nekoliko minuta. Oksid brzo raste do 0,5–2 µm. Neusklađenost toplinske ekspanzije između oksida (= 7–8 × 10⁻⁶ / stupanj) i metala titana (= 8.6 × 10⁻⁶ / stupanj) stvara vlačna naprezanja u oksidu tijekom hlađenja. Prilikom sljedećeg uranjanja, toplinski udar puca i lomi oksid. Svako pucanje uklanja 2-10 µm oksida i tanki sloj (1-5 µm) metala koji leži ispod. Ponovljeni događaji uzrokuju kumulativno stanjivanje.
Kvantitativno razrjeđivanje kao funkcija događaja-isušenja
Kontroliranim testiranjem u 5% H₂SO₄ na 80 stupnjeva s 10-minutnim su-događajima utvrđen je kumulativni gubitak metala za titan 2. stupnja. Pri 0 su-događaja (bez isušivanja), debljina stijenke ostaje 1,20 mm, oksid je netaknut i nema gubitka metala. U 10 događaja, kumulativni gubitak metala je 0,02-0,05 mm, preostala stijenka je 1,15-1,18 mm, a uočeno je manje pucanje. U 25 slučajeva gubitak je 0,05–0,10 mm, preostala stijenka je 1,10–1,15 mm, a dolazi do umjerenog pucanja. Kod 50 događaja gubitak je 0,10–0,20 mm, preostala stijenka je 1,00–1,10 mm, a prisutno je značajno stanjenje. Kod 100 događaja gubitak je 0,20–0,40 mm, preostala stijenka je 0,80–1,00 mm, a ozbiljno stanjivanje zahtijeva pregled. Kod 200 događaja gubitak je 0,40–0,80 mm, preostala stijenka je 0,40–0,80 mm, a rizik od perforacije je visok. Kod 500 događaja gubitak je 1,00–2,00 mm, a cijev je perforirana.
Utjecaj koncentracije kiseline i trajanja-sušenja na gubitak metala
Gubitak metala po događaju-isušivanja povećava se s koncentracijom kiseline i trajanjem-isušivanja. Pri 5% H₂SO₄ s 5-minutnim sušenjem-gubitak metala po događaju iznosi 2–4 µm, a za gubitak od 0,5 mm potrebno je 125–250 događaja. Pri 5% H₂SO₄ s 10-minutnim sušenjem-, gubitak je 4–8 µm po događaju, a 60–125 događaja uzrokuje gubitak od 0,5 mm. Pri 5% H₂SO₄ s 30-minutnim sušenjem, gubitak je 8-15 µm po događaju, a 30-60 događaja uzrokuje gubitak od 0,5 mm. Kod 10% H₂SO₄ s 10-minutnim sušenjem, gubitak je 6-12 µm po događaju, a 40-80 događaja uzrokuje gubitak od 0,5 mm. Kod 20% H₂SO4 s 10-minutnim sušenjem, gubitak je 10–20 µm po događaju, a 25–50 događaja uzrokuje gubitak od 0,5 mm.
Upravljanje-isušenjem i vodič za predviđanje životnog vijeka
Sljedeća tablica prikazuje najveći dopušteni broj isušivanja za titanske grijače stupnja 2 u 5% H₂SO₄ na 80 stupnjeva, na temelju preostale debljine stijenke nakon razrjeđivanja.
| Broj događaja presušivanja (po 10 minuta) | Preostala debljina stijenke (mm) | Kumulativni gubitak metala (mm) | Preporučena radnja | Preostali vijek trajanja od 0,05 mm/godina Korozija |
|---|---|---|---|---|
| <10 | >1.15 | <0.05 | Normalan rad | >20 godina |
| 10–25 | 1.10–1.15 | 0.05–0.10 | Pregledajte jednom godišnje | 15–20 godina |
| 25–50 | 1.00–1.10 | 0.10–0.20 | Provjerite tromjesečno | 10–15 godina |
| 50–100 | 0.80–1.00 | 0.20–0.40 | Planirajte zamjenu unutar 2 godine | 5–10 godina |
| 100–200 | 0.40–0.80 | 0.40–0.80 | Odmah zamijenite | <5 years |
| >200 | <0.40 | >0.80 | Perforiran | neuspješno |
Inženjering izvan suho-brojenja događaja
Kvaliteta titana utječe na otpornost na pucanje. Stupanj 7 (paladij-stabiliziran) stvara ljepljiviji oksid, smanjujući gubitak metala po događaju za 30–50%. Razred 12 nudi srednje poboljšanje. Debljina stijenke izravno određuje broj događaja do perforacije; zid od 2,0 mm može tolerirati dvostruko više događaja od zida od 1,0 mm. Alarm-niske razine postavljen na 20% iznad visine grijača u potpunosti sprječava{13}}isušivanje. Automatski sustav za punjenje održava razinu tekućine. Ako je isu-neizbježno, grijač treba odmah isključiti kada razina tekućine padne kako bi se spriječio porast temperature koji uzrokuje pucanje.
Izrada informirane specifikacije
Za grijač od titanijskog omotača u 5% sumpornoj kiselini na 80 stupnjeva gdje se povremeno isušivanje ne može spriječiti, ograničite kumulativne događaje isu-na 50 prije zamjene grijača. Ugradite alarm-za nisku razinu na 20% iznad visine grijača i sustav za automatsko dopunjavanje kako biste spriječili isušivanje-. Ako dođe- do isušivanja, isključite grijač u roku od 1 minute kako biste ograničili toplinski udar. Za postojeće grijače koji su doživjeli više od 50 slučajeva isu-isušivanja, ultrazvučno izmjerite debljinu stijenke na mjestu koje je najviše izloženo-isušivanju (obično gornjih 100 mm). Ako je preostali zid ispod 1,0 mm, zamijenite grijač. Kontroliranjem broja-događaja isušivanja i odgovora na njih, inženjer sprječava pretjerano stanjivanje i perforaciju titanskih grijača u radu sa sumpornom kiselinom.
