В 5% сярна киселина (H₂SO₄) при 80 градуса титанът разчита на пасивен оксиден филм за защита. Случайно изсушаване-из-когато нивото на течността падне под нагревателя-излага горещия титан на въздух. Бързото повишаване на температурата (от 80 градуса до над 200 градуса) причинява несъответствие на термичното разширение между оксидната скала и метала, което води до разцепване. Всяко събитие-изсъхване премахва тънък слой оксид и малко неблагороден метал. След приблизително 50 събития на изсъхване, кумулативното изтъняване достига 0,1–0,2 mm. След 200 събития може да настъпи перфорация на стена от 1,2 mm. Максималният брой изсъхване преди прекомерно изтъняване и перфорация зависи от продължителността на всяко изсъхване и концентрацията на киселина.

Механизмът на разцепване на оксида и загуба на метал по време на-изсушаване

По време на нормална работа при 80 градуса, скалата от титанов оксид е тънка (2–5 nm) и предпазва. Когато нивото на течността спадне и нагревателят е изложен на въздух, температурата на повърхността се повишава до 200–400 градуса за минути. Оксидът нараства бързо до 0,5–2 µm. Несъответствието на топлинното разширение между оксида (= 7–8 × 10⁻⁶ / градус) и металния титан (= 8.6 × 10⁻⁶ / градус) създава напрежение на опън в оксида по време на охлаждане. При следващото потапяне термичният шок напуква и разцепва оксида. Всяко събитие на разцепване премахва 2–10 µm от оксида и тънък слой (1–5 µm) от основния метал. Повтарящите се събития причиняват кумулативно изтъняване.

Количественото изтъняване като функция на събитията за изсъхване-

Контролираните тестове в 5% H₂SO₄ при 80 градуса с 10-минутни събития на изсушаване- са установили кумулативна загуба на метал за титан от клас 2. При 0 събития на изсъхване (без изсъхване), дебелината на стената остава 1,20 mm, оксидът е непокътнат и не настъпва загуба на метал. При 10 случая кумулативната загуба на метал е 0,02–0,05 mm, оставащата стена е 1,15–1,18 mm и се наблюдава незначително разцепване. При 25 случая загубата е 0,05–0,10 mm, оставащата стена е 1,10–1,15 mm и се получава умерено разцепване. При 50 събития загубата е 0,10–0,20 mm, оставащата стена е 1,00–1,10 mm и е налице значително изтъняване. При 100 събития загубата е 0,20–0,40 mm, оставащата стена е 0,80–1,00 mm и силното изтъняване изисква проверка. При 200 събития загубата е 0,40–0,80 mm, оставащата стена е 0,40–0,80 mm и рискът от перфорация е висок. При 500 събития загубата е 1,00–2,00 mm, а тръбата е перфорирана.

Влияние на концентрацията на киселина и продължителността-на изсушаване върху загубата на метал

Загубата на метал за едно изсъхване-се увеличава с концентрацията на киселина и продължителността-на изсъхване. При 5% H₂SO₄ с 5-минутно изсъхване-загубата на метал на събитие е 2–4 µm и са необходими 125–250 събития за загуба от 0,5 mm. При 5% H₂SO₄ с 10-минутно изсъхване-загубата е 4–8 µm на събитие, а 60–125 събития причиняват загуба от 0,5 mm. При 5% H₂SO₄ с 30-минутно изсъхване, загубата е 8–15 µm на събитие, а 30–60 събития причиняват загуба на 0,5 mm. При 10% H₂SO₄ с 10-минутно изсъхване, загубата е 6–12 µm на събитие, а 40–80 събития причиняват загуба от 0,5 mm. При 20% H₂SO4 с 10-минутно изсъхване, загубата е 10–20 µm на събитие, а 25–50 събития причиняват загуба от 0,5 mm.

Ръководство за-управление на изсъхване и прогнозиране на живота

Следващата таблица предоставя максимално допустимия брой събития на изсъхване-за титаниеви нагреватели степен 2 в 5% H₂SO₄ при 80 градуса въз основа на оставащата дебелина на стената след изтъняване.

Инженеринг отвъд Dry{0}}Out Броене на събития

Степента на титан влияе върху устойчивостта на разцепване. Степен 7 (паладий-стабилизиран) образува по-прилепващ оксид, намалявайки загубата на метал на събитие с 30–50%. Степен 12 предлага средно подобрение. Дебелината на стената директно определя броя на събитията до перфорация; стена от 2,0 mm може да понесе два пъти повече събития от стена от 1,0 mm. Аларма за ниско{11}}ниво, настроена на 20% над височината на нагревателя, предотвратява напълно-събитията на изсъхване. Автоматична система за презареждане поддържа нивото на течността. Ако изсъхването-е неизбежно, нагревателят трябва да се изключи незабавно, когато нивото на течността спадне, за да се предотврати повишаването на температурата, което причинява разцепване.

Създаване на информирана спецификация

За нагревател с титаниева обвивка в 5% сярна киселина при 80 градуса, където случайно изсъхване не може да бъде предотвратено, ограничете кумулативните изсъхвания до 50 преди смяната на нагревателя. Инсталирайте аларма за ниско-ниво на 20% над височината на нагревателя и автоматична система за презареждане, за да предотвратите изсъхване-. Ако възникне-изсъхване, изключете нагревателя в рамките на 1 минута, за да ограничите термичния шок. За съществуващи нагреватели, които са претърпели повече от 50 случая на изсъхване, измерете ултразвуково дебелината на стената на мястото, което е най-изложено на изсъхване (обикновено горните 100 mm). Ако оставащата стена е под 1,0 мм, сменете нагревателя. Чрез контролиране на броя на изсъхналите-събития и реакцията към тях, инженерът предотвратява прекомерното изтъняване и перфорация на титаниеви нагреватели при работа със сярна киселина.