Как температурата усилва скоростта на корозия на нагревателни тръби, направени от различни материали

# По какъв начин температурата увеличава скоростта на корозия в отоплителни тръбопроводи, съставени от различни материали? Температурата е основен фактор, който ускорява скоростта на електрохимичната и химическата корозия в циркулационните системи за ферментационно отопление. Всеки материал за нагревателна тръба притежава отличителни защитни структури, които водят до различни степени на ускоряване на корозията с повишаване на температурата. Срокът на експлоатация на апарата е значително намален и рискът от средно замърсяване се увеличава от постоянното ферментационно нагряване и неправилната CIP дезинфекция при висока-температура. Характеристиките на температурната корозия на четири основни анти{4}}корозионни нагревателни материала са количествено определени в таблицата по-долу.|Материал на нагревателната тръба|Температура на сърцевината-Механизъм за ускорена корозия|Множител на скоростта на корозия за 10 градуса повишаване|Праг на критична опасна температура|Стандартна схема за контрол на температурата|| ----|----|----|----|----|| 316 неръждаема стомана|Високата температура повишава проникването на хлоридните йони; горещ алкален разлага пасивен филм от хром|2,2–2,5 пъти|Алкално почистване По-голяма или равна на 60 градуса|Горещ алкален CIP ограничен до По-малко или равно на 55 градуса|| Титан клас 2|Високата топлина намалява разтворимостта на разтворения кислород, отслабвайки самовъзстановяването на TiO₂ филма; ускорява разтварянето на флуоридния филм|1,8–2,0 пъти|Среда + флуорид По-голямо или равно на 0,1 ppb при По-голямо или равно на 70 градуса|Задържане на ферментация По - малко или равно на 65 градуса , CIP По - малко или равно на 70 градуса|| Кварцова тръба|Реакцията алкално-силициев диоксид разчита на топлинна енергия за разкъсване на ковалентните връзки Si-O|3,0–3,5 пъти|Всеки алкален контакт По-голям или равен на 50 градуса|Пълна физическа изолация от всички алкални тръбопроводи|| PFA облицован нагревател|Термичното разширение създава микро празнини вътре във флуоропластовото покритие, което позволява на алкалите да проникнат между покритието и стоманената основа|1,5–1,7 пъти|Непрекъснато дългосрочно движение По-голямо или равно на 90 градуса|Пик на дезинфекция По-малко или равно на 85 градуса, изисква се 40-минутен период на бавно охлаждане след процеса на почистване. # 1. Общо правило за принципа на ускоряване на корозията Кинетиката на химическата реакция управлява цялата корозия; с повишаването на температурата нараства и честотата на молекулярните сблъсъци и йонната активност, като по този начин се повишава ефикасността на реакцията. За метални тръби, които са екранирани с пасивни филми, реакцията на ерозия се ускорява и защитният слой едновременно се уврежда от висока топлина. Химическото разлагане и структурната механична умора се влошават отделно от температурата в кварцовите и полимерните покрития. ## 2. Подробен анализ на всеки материал ### Неръждаема стомана 316 Тънък пасивен филм от хромов оксид служи като антикорозионна бариера. Хлоридните йони могат по-лесно и бързо да навлязат в микропукнатини на филма, което води до образуването на локални корозионни клетки, когато температурата се повишава. Непрекъснатият пасивен филм върху заваръчните шевове се отстранява директно от висока топлина, след като температурата на алкално почистване надвиши 60 градуса. За разлика от типичния експлоатационен живот от 2–3 години при стандартите за контрол на температурата, нарязването на заваръчните шевове ще стане очевидно в рамките на половин година, ако нивата на хлорид останат близо до критичния праг от 50 ppm по време на дългосрочна работа при свръхтемпература. ### Titanium степен 2 Защитният филм на TiO₂ на Titanium се регенерира от разтворен кислород. Цикълът на самовъзстановяване на надраскан или леко ерозиран филм се прекъсва от значителното намаляване на капацитета на разтворен кислород във водата при високи температури. Химическата реакция между флуорид и титанов диоксид се ускорява от повишена температура в присъствието на следи от флуорид в средата. Тази реакция води до производството на разтворим титанов флуорид и равномерно мъгливо ецване на цялата стена на тръбата. След месеци на високотемпературна циркулация дори флуоридът, който е под прага на алармата, ще натрупа сериозни щети от изтъняване на стените. ### Quartz Tube Силициево-кислородната ковалентна мрежа на Quartz е устойчива на флуорид и киселина при всякаква температура на ферментация; реакцията на ецване с алкална течност обаче изисква топлинна енергия. Скоростта на алкална корозия се утроява за всеки 10 градуса повишаване на температурата. Кратък случаен контакт с алкали при стайна температура води до образуването на бледи матови петна. Въпреки това, същата алкална концентрация при температура над 60 градуса бързо образува плътни матови слоеве, които намаляват структурната здравина на кварца и инициират напукване при термичен шок по време на температурни колебания. ### Нагревател с PFA покритие В покритието се генерира вътрешно напрежение в резултат на многократно високотемпературно разширение и студено свиване, въпреки факта, че PFA флуоропластът е химически инертен. Микро пролуките между субстрата от въглеродна стомана и слоевете на покритието се разширяват от по-висока температура, което позволява на алкалния детергент да проникне навътре и да образува мехури. Мехурчетата се разкъсват по време на продължителни цикли на прегряване, позволявайки на основната стомана да произвежда ръжда. Това замърсява бульона за ферментация и противоречи на стандартите за чистота на GMP. ## 3. Практически препоръки за контрол на производството 1. За да се предотврати произволното повишаване на температурата от страна на операторите, трябва да се инсталират температурни блокировки на контролните шкафове за отопление, за да се осигури максималната температура на почистване и ферментация в съответствие с материала на тръбата. 2. Идентифицирайте рано дългосрочното превишаване на температурата чрез извличане на дневни температурни работни криви по време на патрули. 3. Координирайте поддържащите процеси: за линии от неръждаема стомана, намалете продължителността време на задържане на гореща основа; за титанови системи, увеличете обема на аериране при високи температури, за да компенсирате намаления разтворен кислород; за кварцово оборудване строго забранете кръстосаното свързване на алкални тръбопроводи. Евтина, ефективна антикорозионна мярка, научно ограничение на температурата значително забавя усилената от температурата корозия, удължава цикъла на обслужване на нагревателните тръби и предотвратява внезапно изтичане и загуби на средни отпадъци от пълния резервоар.