За парно{0}}към-течен нагревател с тръбен сноп от титан, каква е оптималната дебелина на стената на тръбата, за да се избегне кондензат-предизвикан питинг от страната на парата?
Остави съобщение
В кожухотръбни-и-топлообменници или потопяеми снопови нагреватели, където парата кондензира от външната страна на титаниеви тръби, кондензният слой може да се превърне в източник на локализирана корозия. Явките от-страната на парата често се причиняват от примеси, концентрирани в кондензния филм-кислород, хлориди или ниско{5}}молекулни-органични киселини от замърсяване на парната система. За разлика от течната страна (процесен флуид), страната на парата претърпява непрекъснати цикли на кондензация и изпарение, които концентрират агресивни частици на повърхността на тръбата. Изборът на дебелина на стената пряко влияе върху това колко дълго тръбата издържа на проникване в яма. Въпреки това, увеличаването на дебелината над оптималната стойност осигурява намаляваща възвръщаемост, като същевременно повишава цената на материала и термичната устойчивост. Оптималната дебелина на стената балансира предотвратяването на образуване на дупки (по-дебелите стени издържат по-дълго на -проникване в стената) с практически ограничения на дизайна.
Механизъм на кондензат-предизвикан питинг върху титан
Когато чистата пара се кондензира върху титаниева тръба при 120–160 градуса, кондензатът първоначално е дестилирана вода с много ниска проводимост. Парните системи обаче често съдържат остатъци от обработката на котелна вода-натриев фосфат, амини или следи от хлориди. При възникване на кондензация не-летливите примеси се натрупват в тънкия кондензатен филм. Кислородът, абсорбиран от в-изтичане, допълнително ускорява катодните реакции. Титаниевият пасивен филм остава стабилен в чист кондензат. Но когато концентрацията на хлорид във филма надвиши 100–200 ppm и местното pH спадне (от хидролиза на титанови йони или от примеси,-образуващи киселина), започва питинг. Всяка яма се разпространява със скорост, определена от местната химия и температурата на тръбата. След като ямата проникне в стената, парата изтича в течната страна, причинявайки замърсяване на процеса и повреда на нагревателя.
Количествена връзка между дебелината на стената и времето за проникване на ямата
Лабораторни тестове, симулиращи пара{0}}страничен кондензат с 50 ppm Cl⁻, 100 ppm разтворен кислород, при 130 градуса температура на повърхността на тръбата, са установили следните скорости на разпространение на яма за титан от степен 2:
Дебелина на стената 0,7 мм: Време за иницииране на ямата от 500–800 часа. Скорост на разпространение на вдлъбнатина от 0,03 mm на час след стартиране. Общо време до проникване 700–1100 часа (1–1,5 месеца). Не е подходящ за непрекъснато обслужване с пара.
Дебелина на стената 1,0 мм: Време за започване на ямата от 800–1200 часа. Скорост на разпространение от 0,025 mm на час. Общо време за проникване 1200–1600 часа (2–2,5 месеца). Предел за сезонна експлоатация.
Дебелина на стената 1,2 mm (индустриален стандарт): Време за иницииране на ямата от 1000–1500 часа. Скорост на разпространение 0,020 mm на час. Общо време за проникване от 1600–2100 часа (2,5–3 месеца). Приемливо за чиста пара с тримесечна проверка.
Дебелина на стената 1,5 мм: Време за иницииране на ямата от 1200–1800 часа. Скорост на разпространение от 0,018 mm на час. Общо време за проникване 2500–3200 часа (4–5 месеца). Предпочитан за продължителна работа.
Дебелина на стената 2,0 мм: Време за започване на ямата от 1500–2200 часа. Скорост на разпространение 0,015 mm на час. Общо време за проникване от 4000–5000 часа (6–8 месеца). Удължен живот, но повишена цена и термична устойчивост.
Ръководство за избор на оптимална дебелина на стената
Следващата таблица предоставя рамка за вземане на решения за избор на дебелина на стената на титаниевата-тръба от страната на парата въз основа на качеството на парата, химическия състав на конденза и желания сервизен интервал:
| Качество на парата и състояние на кондензата | Препоръчителна дебелина на стената (mm) | Очаквано време до първо проникване | Компромис-и обосновка |
|---|---|---|---|
| Пара с висока{0}}чистота (котел с деминерализирано захранване, без пренасяне),<10 ppm Cl⁻ in condensate | 1,0 мм | 3000–4000 часа | По-тънката стена намалява разходите за материали и подобрява преноса на топлина. Ниският риск от питинг оправдава по-тънкия размер. |
| Стандартна промишлена пара, случайно пренасяне на бойлер, 20–50 ppm Cl⁻ | 1,2 мм | 2000–2500 часа | Стандартна за индустрията дебелина. Приемливо за 1 година непрекъсната работа с контрол на котелната вода. |
| Лошо качество на парата, често пренасяне, 50–100 ppm Cl⁻, ниско pH (5–6) от органични киселини | 1,5 мм | 3000–3500 часа | Допълнителната дебелина осигурява граница на безопасност. Приемете по-нисък топлопренос (увеличете повърхността с 10–15%). |
| Aggressive condensate (cooling tower contamination, >100 ppm Cl⁻), 24/7 работа | 2,0 мм | 5000–6000 часа | Максимална устойчивост на ями. Необходими са по-високи разходи и по-голям отпечатък на пакета. |
| Периодично парно обслужване (ежедневен топлинен цикъл, периоди на изсушаване) | 1,5 мм | 2000–2500 часа (циклите ускоряват растежа на ямата) | Циклирането концентрира примесите по-бързо. Препоръчва се по-дебела стена въпреки периодичната употреба. |
Инженеринг само отвъд дебелината на стените
Дебелината на стената не предотвратява образуването на яма; само забавя проникването. За да намалите честотата на иницииране, контролирайте качеството на парата: поддържайте хлориди във водата в котела под 5 ppm, използвайте ефективни сепаратори на пара и наблюдавайте проводимостта на кондензата. Класът на материала на тръбата също има значение: Титан клас 7 (0,15% Pd) повишава критичната концентрация на хлорид за иницииране на яма от 100 ppm до 500 ppm, което позволява на по-тънките стени (1,0 mm) да постигнат същия живот като 1,5 mm клас 2. Ориентацията на тръбата влияе върху дренажа на конденза; вертикалните тръби отделят кондензат по-бързо, намалявайки дебелината на филма и концентрацията на примеси в сравнение с хоризонталните тръби. И накрая, периодичното странично почистване с-пара (промиване с вода или изплакване с лека киселина) премахва натрупаните примеси и удължава{12}}живота без ямички с фактор 2–3.
Създаване на информирана спецификация
Когато посочвате тръбен нагревател от пара-към-титан, поискайте анализ на чистотата на парата, включително хлориди, кислород и pH. За нива на хлорид под 10 ppm, посочете титан клас 2 с дебелина на стената 1,0–1,2 mm. За нива на хлорид от 20–50 ppm, посочете 1,5 mm Степен 2 или 1,0 mm Степен 7. За нива на хлорид над 50 ppm, посочете Степен 7 с 1,2 mm дебелина на стената или помислете за система за пречистване с пара нагоре по веригата. Включете в спецификацията на поръчката изискване тръбите да не съдържат повърхностно замърсяване с желязо (тест по ASTM A380), тъй като вградените железни частици действат като места за образуване на ями. По време на работа монтирайте монитор за проводимост на кондензата на изхода за пара; увеличение над 2 µS/cm показва пренасяне на примеси, което изисква настройка на котела. Като избира оптималната дебелина на стената въз основа на химичния състав на кондензата, вместо да приема, че по-дебелото винаги е по-добро, инженерът балансира разходите, топлинните характеристики и устойчивостта на пара-отстрани на питинг.
