Koja praktična metoda može predvidjeti preostali radni vijek titanijske cijevi električnog grijača nakon izlaganja vlažnom plinovitom kloru na 60 stupnjeva?

Vlažni plin klor na 60 stupnjeva. jedan je od najzahtjevnijih uvjeta za metalnu opremu za grijanje; Klor (Cl 2 ), vodena para (obično 0,5-2%) i povećanje temperature spajaju se na površini metala i stvaraju klorovodičnu kiselinu (HCl) i hipokloričnu kiselinu (HOCl). Titan je inače otporan na suhi klor, ali ga suhi klor brzo napada u prisutnosti vlage veće od 0,1% zbog raspadanja pasivnog sloja. Ono što je potrebno je realan pristup predviđanja primjenjiv na terenu kako bi se utvrdilo je li titanska električna grijaća cijev, koja je bila izložena mokrom kloru, sigurna za daljnju upotrebu ili se mora odmah zamijeniti. Tradicionalne metode inspekcije (ultrazvučna debljina, radiografija) nisu sposobne otkriti rano oštećenje jer degradacija počinje s podpovršinskom proizvodnjom hidrida ili lokaliziranim pitingom prije nego što dođe do vidljivog gubitka stijenke.

Mehanizam razgradnje vlažnog klora

U roku od nekoliko minuta, vlažni klor u kontaktu s titanskom grijaćom cijevi na 60 stupnjeva započinje slijed reakcija. Klor hidrolizira u HCl i HOCl, snižavajući lokalni pH na 2-3 . U kiselom okruženju, zaštitni sloj TiO2 se otapa i goli titan je izložen. Paralelno atomski vodik stvoren tijekom događaja korozije difundira u rešetku titana. Titan pokazuje visok afinitet prema vodiku i oblikuje krhke pločice titanijevog hidrida (TiH 2 ) duž granica zrna i kontakata alfa letvica. Ova hidridna faza ima oko 17% više volumena od početnog titana što uzrokuje unutarnje napetosti koje izazivaju mikro-pukotine. Hidridna krtost rezultira malim vidljivim gubitkom debljine stijenke do katastrofalnog loma, u usporedbi s običnom korozijom ili rupičastom korozijom. Terenske studije na klor-alkalijskim postrojenjima otkrivaju da grijači od titana izloženi mokrom kloru pokazuju mjerljivu apsorpciju vodika unutar 50 sati od kontakta, ali nema promjene u debljini stijenke unutar prvih 500 sati.

Četiri praktične metode predviđanja temeljene na-primjenjivim mjerenjima na terenu

Zlatni standard još uvijek je laboratorijska analiza vodika (LECO fuzija), ali za to je potrebno destruktivno uzorkovanje. Četiri praktične metodologije potvrđene su stvarnim podacima o kvarovima za-in situ predviđanje preostalog radnog vijeka:

Ultrazvučno mjerenje brzine; lokalno povećanje modula elastičnosti titana zbog proizvodnje hidrida. Konvencionalni mjerač debljine može se koristiti u brzinskom načinu rada za mjerenje brzine uzdužnog vala kroz stijenku cijevi i identificiranje koncentracija hidrida iznad 300 ppm. Povećanje brzine od 1,5% u odnosu na osnovnu liniju (6100 m/s za neizloženi titan Grade 2 u odnosu na . 6,190 m/s za hidratizirani materijal) pokazuje da je potrošeno približno 40% preostalog životnog vijeka.

Procjena tvrdoće površine (prijenosna Leeb ili UCI metoda) Titan hidrid je mnogo tvrđi od osnovnog metala (350 HV u usporedbi sa 180 HV za stupanj 2). Karta oštećenja rezultat je 5-10 mjerenja tvrdoće duž duljine cijevi. Sadržaj hidrida veći od 500 ppm odgovara tvrdoći višoj od 240 HV i vijeku trajanja od 60-70%.

Test obrnutog savijanja malog kupona (destruktivan, ali praktičan za rezervne dijelove cijevi): Savijte segment prstena širine 5 mm za 90 stupnjeva oko trna jednakog dvostrukom promjeru cijevi. Neizloženi titan će se saviti bez pucanja. Materijal sa sadržajem hidrida od 800 ppm ili većim će se slomiti s vidljivim pukotinama. Ovaj pristup daje točku odluke da/ne.

Electrochemical hydrogen probe (applied on the surface of the tube): A portable solid-state probe monitors the hydrogen activity at the metal surface. Readings >10-6 atm odgovara unutarnjim koncentracijama vodika iznad granice topljivosti (~200 ppm za stupanj 2 na 60 stupnjeva). Ovaj nedestruktivni postupak zahtijeva površinsko čišćenje, ali daje brze učinke.

Model predviđanja-životnog vijeka temeljen na mjerenjima

Sljedeća tablica sadrži praktičnu matricu izbora za titanijske grijaće cijevi u mokrom kloru na 60 stupnjeva na temelju parametara mjerljivih na terenu.

Rezultat mjerenja i pokazatelj oštećenja Procijenjeni preostali vijek trajanja Preporučena radnja i obrazloženje
Normalna brzina ultrazvuka (+/- 0.2%), tvrdoća < 210 HV, nema pukotina na testu savijanja 80 do 100% preostalog izvornog životnog vijeka Nastavite s uslugom. Obavite mjesečnu re-inspekciju. Eliminirana provjera izvora vlažnog klora.
Povećanje brzine 0,5-1,0% Tvrdoća 210-230 HV test savijanja Položen Preostalo 50-70% (oko 500-1000 sati pri 60 stupnjeva) Pratite dva puta tjedno. Zakažite zamjenu unutar 3 mjeseca. Smanjite stopu proizvodnje vodika smanjenjem gustoće snage grijača za 30%
Povećanje brzine 1,0-1,8%, povećanje tvrdoće 230-260 HV, ispitivanje savijanjem pokazuje mikropukotine na strani zatezanja Preostalo 20-40% (oko 150-300 sati) Zakažite zamjenu odmah (u roku od 2 tjedna). Samo za hitne slučajeve, snizite radnu temperaturu na maksimalno 50 stupnjeva.
Velocity >1.8% increase, hardness >260 HV, test savijanja potpuno se prekida. Preostalo je manje od 50 sati Odmah povucite iz upotrebe. Koncentracija hidrida veća od razine praga (oko 1500 ppm). Nadolazeći katastrofalni neuspjeh.
Izvan inženjeringa metode predviđanja

Ove metode predviđanja pretpostavljaju da je izlaganje vlažnom kloru završilo. Daljnje izlaganje grijača mokrom kloru rezultira eksponencijalnim ubrzanjem razgradnje i procjene preostalog vijeka trajanja su nevažeće unutar nekoliko dana. Samo mjerenje debljine stijenke nije dovoljno jer cijev može izgubiti manje od 0,1 mm stijenke i još uvijek sadržavati dovoljno hidrida da izazove katastrofalni lom. I uvijek provodite ispitivanje tvrdoće ili ultrazvučno mjerenje brzine uz provjere debljine kada provjeravate grijač od titana nakon izlaganja vlažnom kloru. Za grijače koji su prošli nekoliko ciklusa mokro-sušenja (klor nakon čega slijedi suhi rad), hidridna oštećenja se nakupljaju i ne ispravljaju naknadnim suhim servisiranjem. Titan stupnja 7 (sadrži paladij) ima daleko bolju otpornost na mokro hidriranje klorom od stupnja 2, s očekivanim životnim vijekom od oko 4 do 5 puta duljim pod istim uvjetima.

Stručna procjena

Ako je cijev električnog grijača od titana bila izložena vlažnom plinovitom kloru na 60 stupnjeva, nemojte se oslanjati samo na vizualni pregled ili jednostavno mjerenje debljine. Kupite prijenosni ultrazvučni mjerač debljine koji može mjeriti brzinu i kalibrirani uređaj za ispitivanje tvrdoće. Za cijevi bez osnovnih mjerenja, usporedite očitanja s onima dobivenim iz neosvijetljenog komada iste serije ili s objavljenim referentnim vrijednostima za određenu vrstu titana. Ako se potvrdi izloženost vodiku, upotrijebite gornji okvir za uspostavljanje-programa inspekcije temeljenog na riziku. U kritičnim primjenama gdje je vjerojatna prisutnost vodene pare u struji plina, odredite titan stupnja 7 i ugradite senzor vlage s alarmom na 0,05% vodene pare. Ovaj pristup odabiru materijala i nadzoru pretvara nepredvidivi mehanizam kvara hidridne krtosti u predvidljiv i sljedivi proces degradacije.