Hvers vegna bilar títaníumdýfingarhitari í 50/50 etýlen glýkól/vatnsblöndu með 500 ppm klóríði við 90 gráður hraðar vegna sprungutæringar en með samræmdri þynningu?

Etýlen glýkól/vatnssamsetningar (50/50 rúmmál%) eru oft notaðar sem hitaflutningsvökvar í sólarvarmakerfi, loftræstikerfi og vélkælingu. Við 90 gráður er 500 ppm klóríð úr rýrnað glýkól eða förðunarvatn fjandsamlegt títan. Þrátt fyrir að títan sé mjög ónæmt fyrir samræmdri tæringu í þessari blöndu, með tæringarhraða undir 0,02 mm á ári, stafar bilun fyrst og fremst af tæringu á rifum á rörstuðningum, flansum og þéttingum. Rúmfræði sprungunnar leiðir til hækkunar á styrk klóríðs og lækkunar á súrefnisstyrk, en afurðir glýkóls niðurbrots (glýkólsýra, maurasýru) lækka staðbundið pH. Útbreiðsluhraði sprungutæringar er 0,3-1,0 mm á ári, 15-50 sinnum hraðar en samræmd þynning. Bilunin er frekar takmörkuð og götun á sér stað á meðan 95% af yfirborði rörsins er ósnortið.

Mechanism of crevice dominance in glýkól/vatnsblöndur

Í magnlausninni eykur etýlen glýkól seigju, sem dregur úr súrefnisdreifingu. Stöðugleiki óvirku filmunnar er tryggður með nægilegu súrefni og í meðallagi klóríðstyrk. Í sprungu (td undir PTFE stuðningi eða við þéttingu) tæmist súrefni fljótt við bakskautsferli og er ekki til staðar. Klóríð dreifast inn í sprunguna til að varðveita rafhlutleysi og ná 2.000 til 10.000 ppm. Glýkól brotnar niður varma við 90 gráður í lífrænar sýrur (glýkól, maura, oxal). Þessar sýrur lækka staðbundið pH-gildi sprungunnar í 3-4. Klóríð, lágt pH og súrefnisskortur brjóta saman óvirku filmuna. Tæring á sprunguskautinu er virk, knúin áfram af stóru ytri bakskautinu á restinni af yfirborði rörsins. Ef galvanískur straumur milli sprungunnar (skautsins) og ytri (bakskautsins) er viðvarandi er upplausnarhraðinn verulegur. Að lokum kemur götun.

Magnbundinn samanburður á samræmdu og sprungu tæringarhlutfalli

Stýrðar prófanir í 50/50 etýlen glýkól/vatni með 500 ppm klóríði (byrjar pH 6,5) við 90 gráður í 2.000 klukkustundir hafa leitt í ljós mjög mismunandi tæringarhraða. Almennt tæringarhraði slétts rörs án sprungu er aðeins 0,008 til 0,015 mm/ár. Yfirborðið er ljómandi og laust við gryfju, sem gefur til kynna stöðuga óvirka filmu. Með þessum hraða myndi veggþykkt 1,2 mm veita meira en 50 ára endingartíma. Hins vegar var tæringarhraði sprungunnar allt að 0,30–0,70 mm/ári undir PTFE stuðningi með 0,2 mm sprungubili. Upphafsstigið varir á milli 200 og 500 klst. og gróp með 0,3–0,6 mm dýpi myndast innan 1.000 klst. Með gúmmíþéttingu sem er með 0,1 mm bil, eykst tæringarhraði sprungunnar í 0,50 til 1,00 mm á ári, byrjar á 100 til 300 klukkustundum og gatar 1,2 mm vegg á 1200 til 2400 klukkustundum. Í veltu samskeyti rörs við rörplötu er hraði tæringar á sprungum 0,20 til 0,50 mm á ári með upphaf eftir 300 til 800 klukkustundir.

Áhrif niðurbrots klóríðs og glýkóls á alvarleika sprungunnar

Alvarleiki sprunguárásar er sterk virkni glýkólástands og klóríðstyrks. Ferskt glýkól (með hemlum) við 100 ppm klóríð gefur sprungu pH 5,5 eftir 500 klst með tæringarhraða 0,10-0,25 mm á ári. Nýtt óhemlað glýkól við 500 ppm klóríð fellur niður í pH 4,5 á hraðanum 0,30-0,60 mm á ári. Hitabrotið glýkól (500 klukkustundir við 90 gráður) með 500 ppm klóríði gefur pH 3,5. Hlutfallið er 0,60-1,00 mm á ári. Mjög versnað glýkól með meira en 1.000 ppm lífrænum sýrum með 1.000 ppm klóríði, pH 3,0, tæringarhraði sprungu 1,00-1,80 mm á ári. Við þessar aðstæður er samræmd tæringarhraði < 0,025 mm/ári, sem gefur til kynna að sprungutæring sé ríkjandi bilunarbúnaður.

Glýkól/vatnshitari Tæringarvarnir gegn sprungu

Taflan hér að neðan gefur leiðbeiningar til að draga úr tæringu á sprungum í etýlen glýkól/vatnssamsetningum við 90 gráður, byggt á uppsetningu hitara og áhættumati á sprungum.

Sprunguhættuhitarafyrirkomulag Fyrirhuguð hönnunarbreyting. Væntanlegur tæringarhraði sprungu (mm/ár)
PTFE rör millistykki (0,2-0,5 mm bil) Hátt títan soðið styður skipti<0.02
Flansar með gúmmíþéttingumMjög háar Notaðu soðin eða lóðtengi<0.02
Rúllustækkuð rör í slöngublaði Miðlungs suðu rör-í-rörplötu eftir stækkun 0,05–0,10
Hár þjöppunarfestingar Útrýma; nota soðnar festingar<0.02
Endurhanna núverandi rifur Ekki hægt að endurhanna Í meðallagi Notaðu PTFE límband til að laga bil 0,15–0,30
Verkfræði meira en sprungueyðing

Tæringarþol sprungunnar er undir sterkum áhrifum frá títanflokki. Stig 7 (palladíum stöðugt) hefur 3-5 sinnum lengri upphafstíma og 50-70% lægri útbreiðsluhraða en gráðu 2 í glýkól/vatnssprungum. Veggþykktin gefur efnishlunnindi. 2,0 mm veggur með 0,5 mm sprungutæringu á ári endist í 4 ár, en 1,2 mm veggur bara í 2,4 ár. Glýkólhemlapakkinn skiptir máli; Hemlar sem byggjast á nítrít stuðla að tæringu á títansprungum, en hemlar sem byggjast á mólýbdati eða asóli eru góðkynja. Venjulegt glýkólsýni fyrir pH, klóríð og styrk lífrænna sýru gerir forspárviðhald mögulegt. Með því að bæta við mónóetanólamíni til að halda sýrustigi glýkóls yfir 8,0 dregur það verulega úr sprunguárás.

Gera forskrift með innsýn

Hannaðu títaníum hitara fyrir 50/50 etýlen glýkól / vatn með 500 ppm klóríði við 90C. Gerðu það -lausa fyrir sprungur: notaðu soðnar rörstoðir, soðnar flansa og soðna rör-í-mótamót. Ef engar sprungur eru fjarlægðar, notaðu 7. stigs títan og athugaðu allar sprungur á hverjum ársfjórðungi með borholu eða litarefni. Fyrir hitara sem þegar eru í notkun og verða fyrir tæringu á sprungum, settu aftur með PTFE límband eða kísillþéttiefni til að hylja eyðurnar og bættu natríummólýbdati við glýkólið við 200 ppm sem tæringarhemjandi. Athugaðu glýkól fyrir pH-fall undir 6,0 meðan á notkun stendur; ef pH-fall finnst skaltu breyta glýkólhleðslu strax. Sprungutæring getur valdið bilun í hitara 15-50 sinnum hraðar en samræmd þynning. Með því að vita þetta leggur verkfræðingur áherslu á minnkun sprungna yfir efnisflokkaval í etýlen glýkól/vatnsþjónustu.