Hvernig hefur blautur-peruhitastig umhverfisloftsins áhrif á tæringarhraða títanhitara sem ekki er í kafi (gufufasa)?

The corrosion rate of the unsubmerged (vapor phase) section of a titanium immersion heater being operated by a process engineer in an open tank where the top portion is exposed to vapor and ambient air is directly influenced by the wet-bulb temperature of the ambient air. The equilibrium moisture content on the titanium surface is determined by the wet-bulb temperature. If the wet-bulb temperature is high (e.g., >25 gráður, hár raki), raki þéttist á kaldara títaníum yfirborðinu (ef yfirborðshiti er undir daggarmarki). Þetta lag af þéttingu inniheldur uppleystar lofttegundir (súrefni, koltvísýringur, klóríð) og getur verið ætandi. Ef blauta-peruhitastigið er lágt (td < 15 gráður, þurrt loft), helst títaníumyfirborðið þurrt og óvirkt og tæring er óveruleg. Til dæmis getur títanhitari í heitu (80 gráðu) baði með sýrðu vatni við blautu umhverfi-peruhita upp á 28 gráður orðið fyrir gryfjutæringu á hraðanum 0,05-0,2 mm/ári í hlutanum sem er ekki í kafi, en sá sami hitari í þurru loftslagi (engin blaut pera) sýnir 10 gráður.

Gufufasa tæringarkerfi títans
Hluti títanhitara sem ekki er í kafi verður fyrir gufu frá vinnsluvökvanum og umhverfisloftinu. Gufan samanstendur af rokgjörnum tegundum (HCl, mistur af H2SO4, lífrænum sýrum eða vatnsgufu). Ef blautur-hitastig perunnar er hátt og yfirborðshiti er lægra en daggarmark gufu-loftblöndunnar, mun raki þéttast á títaníumyfirborðinu. Fljótandi þéttivatnið framleiðir þunnt raflausnhúð (venjulega 1-100 µm þykkt) sem gleypir ætandi lofttegundir (CO₂, SO₂, Cl₂) úr loftinu og rokgjarnar sýrur úr gufunni. Filman er mjög fjandsamleg vegna stórs flatarmáls og rúmmálshlutfalls og vegna þess að hún safnar ætandi tegundum þegar hún gufar upp. Við þessar aðstæður er hægt að trufla óvirka filmu títan og koma af stað gryfju- eða sprungutæringu á gufu-vökvaskilum.

Magngreining á tæringarhraða gufufasa á móti blautu-hitastigi peru
Umhverfisblautur-Peruhitastig (gráðu) Hlutfallslegur raki (%) Þétting á Ti yfirborði (við 40 gráðu yfirborðshita) Gufufasa tæringarhraði (mm/ár) Ríkjandi tegund áhættustig < 10 < 30 Engin (þurr) < 0,005 Engin HverfandiStaka sinnum- 0.0105 misjafnt. sýruLág 15-20 50-70 Tíð (þunn filma) 0,01-0,05 Sýruþoka + klóríð20-25 70-85 Stöðug (þunn filma) 0,05-0,15 Þétt sýra + klóríð Hátt 25-30 85-95 Stöðugt (þykkari filma) 0,15-0,30S > Mikið þykkt > 30S > Mikið þéttni > 5 tegundir flóðandi 0,10-0,20 (þvegið) Þynning með dreypi Miðlungs (þvegið)
Leiðbeiningar byggt á atburðarás um gufufasa tæringarvarnir
Gufusamsetning Vökvi AðferðAmbient Wet-Peruhitastig (gráðu) Tæringarhætta í ósökkuðum hluta Mælt er með mildun
Heitt vatn, hlutlaust Aðeins vatnsgufa Allir Lágir Engin aðgerð þarf
Þynnt HCl (5%) HCl mistur + vatnsgufa 15 Lágt títan gufar (engin áhrif)
HCl mistur + vatnsgufa Þynnt HCl (5%) 25 Miðlungs gufufasa hluti húðaður með PTFE
Þétt HCl (20%) HCl gufa + vatnsgufa 25 Hár Notaðu lokaðan tank með gufuútdrætti
Heitt saltvatn (20% NaCl) Vatnsgufa + saltþoka 28 Hár (pitting) Hluti rafskautsgufufasans. Bætið við vatnsúða til að forðast saltuppbyggingu.
50% brennisteinssýraH₂SO₄ mistur + vatnsgufa 25 Miðlungs til mikil Lengdu upphitaðan hluta til að halda yfirborði yfir daggarmarki
Krómsýra (húðunarbað) Krómsýrugufa 20 Lítil (krómat hindrar) Engrar aðgerða krafist (Krómatar passiveraðir)
Lífræn leysir (ekkert vatn) Leysigufa Allir Mjög lágir Engin þétting vatns. Yfirborð er þurrt.
Verkfræðiaðferðir til að draga úr gufufasa tæringu
Þegar gufufasa tæring á sér stað á hluta títanhitara sem ekki er í kafi vegna mikils blauts-peruhita (> 20 gráður), eru fjórar mótvægisaðgerðir áhrifaríkar. Fyrsta mótvægið er að hækka upphitaða hlutann hærra yfir vökvahæð. Halda verður hitastigi títaníumyfirborðsins yfir daggarmarki (td > 45 gráður fyrir 25 gráðu blauta-peru) til að forðast þéttingu. Þetta krefst þess að hitarinn sé smíðaður þannig að hitaeiningin nái inn í gufufasasvæðið og heldur títanslíðrinu hitaðri. Önnur mótvægið er PTFE eða flúorfjölliða sem þekur á ofanvatnssvæðið. Húðin kemur í veg fyrir að þétti raflausnin ráðist á títan yfirborðið. Síðasta mótvægið er að setja upp gufuútsogsbúnað (útblásturshettu) til að fjarlægja ætandi gufur og lágmarka raka yfir tankinn. Þétting er forðast ef blauta-hitastig perunnar er lækkað niður fyrir 15 gráður. Fjórða mótvægið er að nota vatnsúða eða úðaeyðingartæki til að hreinsa stöðugt þann hluta sem ekki er í kafi til að koma í veg fyrir samþjöppun ætandi tegunda.

Conclusion: Vapor phase corrosion up to 0.3 mm/year is due to high wet-bulb temperature (>25 gráður)
Blautt-peruhitastig umhverfisloftsins hefur bein áhrif á tæringarhraða hins ósökkva (gufufasa) hluta títanhitara. Ef blauta-hitastigið á perunni er undir 15 gráðum (þurr skilyrði), mun títaníumyfirborðið haldast þurrt og ekki-ætandi. Þegar blauta-hitastigið á perunni er yfir 25 gráður (rök skilyrði) þéttist raki á kaldara títaníumyfirborðinu og myndar þunnt lag af raflausn, sem gleypir ætandi lofttegundir og þéttir tegundir með uppgufun. Í erfiðu umhverfi (td heitu HCl eða saltvatni með háum raka í umhverfinu) getur gufufasa tæringarhraði verið allt að 0,15-0,30 mm/ár, sem leiðir til gryfju og götunar á ósökkva hlutanum eftir 2-5 ár. Mótvægisaðgerðir fela í sér að hita hlutann fyrir ofan daggarmarkið sem er ekki á kafi, setja á PTFE húðun eða útfæra gufuútdrátt til að lágmarka blautan hitastig. Fyrir hvers kyns notkun með ætandi gufum og háum raka í umhverfinu, tilgreinir títan hitara, krefjast þess að birgir fái áætluð hitastig fyrir blautperu þannig að hægt sé að hanna hlutann sem ekki er í kafi á viðeigandi hátt (langvarandi hitun, húðun eða uppfærsla á efni).