Как да елиминираме стагнационната корозия на въздушни мехурчета върху титаниеви нагревателни тръби в запечатани ферментационни резервоари

# Документ: Техническа статия №. 68 ## Заглавие: Методи за предотвратяване на стагнация на въздушни мехурчета и корозия върху титанови нагревателни тръби в запечатани ферментационни съдове. Когато се нагрее, разтвореният въздух ще се отдели на малки мехурчета в ферментационни контейнери, които са напълно запечатани. Газ-течна дву-застояла зона се образува, когато тези капчици полепнат по външната стена на титаниеви нагревателни тръби за продължителен период от време. Непрекъснатият течен филм, необходим за само-възстановяването на пасивния филм от титанов диоксид, се унищожава от тази уникална микросреда, която предизвиква локализирана концентрирана точкова корозия. Тази корозия често се проявява в горната половина на тялото на тръбата и горната част на фланцовите нагревателни модули. Тази статия предоставя изчерпателен анализ на корозионния механизъм на стагнация на мехурчета и предоставя изчерпателен набор от структурен дизайн и решения за корекция на работата, за да елиминира фундаментално опасностите от задържане на мехурчета. ## 1. Механизъм на корозия за застояли въздушни мехурчета върху титанови повърхности 1. Непълната поправка на пасивния филм е следствие от периодично подаване на кислород. Разтвореният кислород в течната фаза се изолира от покритата с мехур-област. Въпросният пасивен филм TiO₂ не може да се допълва с кислород, за да лекува драскотини и изтънени зони. Покритата-стена на тръбата е богат на{16}кислород непокътнат катод, докато покритата с мехур-зона се превръща в -недостиг на кислород активен анод, което води до само-галванична корозия на същата титаниева тръба. Цикъл след цикъл, корозионните пукнатини продължават да се разширяват надолу. 2. Обогатяване на концентрацията на разтворено вещество по границите на мехурчетата Газ-течността на мехурчетата е място на непрекъснато изпаряване на течността. В резултат на това органичните киселини, хлоридите и захарните вещества се утаяват и натрупват по пръстена на мехурчетата, което води до образуването на силно концентрирана микрозона, която е силно корозивна. Тази микрозона ускорява локализираното ецване на матрицата. 3. Пасивният филм претърпява фрактури от термичен стрес, които се редуват между сухи и мокри условия. Периодичното редуване на контакт със сух газ и потапяне на влажна течност върху повърхността на тръбата се причинява от разширяването и свиването на мехурчетата в отговор на температурните колебания. Плътните микропукнатини се генерират от повтарящото се прилагане на напрежение на опън и натиск върху крехкия пасивен филм, което от своя страна създава канали за проникване на корозивни йони. ## 2. Основни фактори, допринасящи за стагнация на мехурчета 1. Оформлението на инсталацията на отоплителния тръбопровод е неразумно. Най-сериозният сценарий на натрупване на мехурчета включва хоризонтално инсталиране на дълги титанови нагревателни тръби. Мехурчетата се издигат и натрупват върху горната дъга на тръбата, което ги прави неспособни да избягат. Мехурчетата, които се издигат над модула, също се улавят от тръби, които са монтирани твърде близо до горната част на резервоара. 2. Неадекватна средна скорост на циркулационния поток Микромехурчетата, получени от нагряване, не могат да бъдат отстранени от статичен или ниско{35}}скоростен течен поток. Ефектът на изтриване върху повърхността на тръбата се губи, когато скоростта на потока е по-малка от 0,6 m/s. 3. Плътност на повърхностната мощност, която е прекомерна Капацитетът на течния поток да транспортира мехурчета е значително превишен от високото топлинно натоварване, което незабавно генерира голям брой малки мехурчета от пара, което води до кумулативно покритие на мехурчета. 4. Ниско-налягане при статична работа в запечатан съд При липса на непрекъсната циркулация на аерация, разтвореният газ не може да бъде изхвърлен от системата и новите мехурчета непрекъснато се отделят по време на нагряване. 5. Слепите зони за улавяне на мехурчета се образуват от вдлъбната заваръчна армировка и празнини между PTFE опори и стените на тръбата, които са локални мъртви зони. Тези области са местата, където се натрупват малки мехурчета и се сливат в големи устойчиви въздушни джобове. ## 3. Оптимизиране на структурния дизайн за предотвратяване на задържането на мехурчета 1. Увеличете наклона на инсталацията на отоплителния тръбопровод. Титаниевите нагревателни тръби трябва да се монтират с наклон от 10 градуса до 15 градуса нагоре от края на фланеца към свободния край; хоризонталното разположение е забранено. Мехурчетата се издигат към течната повърхност на резервоара за изпускане чрез плъзгане по наклонената повърхност на тръбата до свободния край. Вертикалното оформление на тръбата е оптималният избор за контейнери с малък-обем, тъй като на практика елиминира натрупването на мехурчета. 2. Увеличете разстоянието между горната част на резервоара и сноповете тръби. Вертикалното разстояние между горната част на групата нагревателни тръби и минималното работно ниво на течността не трябва да бъде по-малко от 300 mm, като се гарантира, че има достатъчно пространство за изтичане на мехурчета нагоре. 3. Контактните повърхности на заварката и опората са полирани до гладко покритие. Шлайфайте всички заваръчни шевове до плавен дъгов преход без изпъкнала армировка; изберете PTFE опори с широка-дъгова форма на повърхността, за да предотвратите вдлъбнати пролуки, които улавят мехурчета. 4. Инсталирайте прегради за водачи на потока около нагревателната тръба. За да създадете спираловиден поток от измиваща течност около стената на тръбата, монтирайте отклоняващи плочи от страната нагоре по течението на снопа тръби. Това непрекъснато ще премахва прикрепените микромехурчета. ## 4. Стандартизиран работен контрол за минимизиране на генерирането и задържането на мехурчета 1. Регулиране на разумна повърхностна плътност на мощността За да се намали количеството на топлинно-отделените микромехурчета, мощността на плътността на запечатаните ферментационни резервоари е намалена с 20% в сравнение с отворените резервоари, съгласно високия-натоварващ нисък топлинен товар стандарт за проектиране. 2. Поддържайте средна циркулация скорост на потока най-малко 1,0 m/s. Преди нагряване активирайте циркулационната помпа, за да се уверите, че се образува стабилна течна размивка; важно е да се избягва еднократно статично нагряване без циркулация. 3. Непрекъсната лека аерация по време на култивиране при постоянна температура Насърчаването на цялостното смесване на течности, изхвърлянето на пренаситен разтворен газ от резервоара и намаляването на новото утаяване на мехурчета върху стената на тръбата се улесняват от следи от аериране със сгъстен въздух. 4. Работа с градиентно повишаване на температурата За предотвратяване на отделянето на моментна маса мехурчета в резултат на внезапно повишаване на температурата, препоръчително е процесът на нагряване да се извършва със скорост По-малка или равна на 3 градуса /мин по време на фазата на стартиране. 5. Постоянно издуване на резервоара по време на поддръжката За да се намали насищането на разтворен газ в средата и да се изхвърли натрупаният газ в горната част на резервоара, изпускателният клапан на резервоара трябва да се отваря за 10-15 минути на всеки три дни. ## 5. Техника за проверка и преценка на корозия от стагнация на мехурчета След приключване на поддръжката на изпразване на резервоара, използвайте ярка светлина, за да изследвате повърхността на тръбата: - Типична характеристика: Тъмно сива зона на питингова корозия във формата на пръстен, разпределена в горния полукръг на хоризонталните тръби, в съответствие с дългосрочната-писта на покритие на мехурчета. - Тест за електрохимичен потенциал: Потенциалът на зоната на покритие на мехурчетата е с 80–120 mV по-нисък от долната зона на потапяне на течност на същата тръба, което предполага сериозно увреждане на пасивния филм. - Ултразвуково измерване на дебелината: Загубата на дебелината на стената на горната дъга е значително по-голяма от тази на дъното на тръбата.|Опасност Източник на стагнация на балон|Целенасочена мярка за елиминиране|Основен ефект|| ----|----|----|| Хоризонтално оформление на тръбата, улавящо мехурчета|Инсталирайте тръби с наклон от 10 градуса –15 градуса нагоре или вертикално разположение|Мехурчетата се плъзгат и излизат без дълготрайно закрепване на повърхността|Ниският поток на течност не може да премахне микромехурчетата|Поддържайте циркулационен поток от 1,0 m/s или по-висок и инсталирайте направляващи прегради за потока.|Непрекъснатото течно почистване елиминира новопоявилите се малки мехурчета.|Утаяване с мехурчета с висока плътност на мощността.|Намалете повърхностната плътност на мощността с 20% за запечатани резервоари.|Потиснете мигновеното широкомащабно отделяне на мехурчета.|Статично запечатан резервоар пренаситен разтворен газ.|Непрекъсната микроаерация + редовно изпускане на резервоара.|Намалете съдържанието на разтворен газ, за ​​да намалите образуването на мехурчета.|Заваръчна/поддържаща междина bubbl Двуфазни газово-течни микрозони с дефицит на кислород се образуват от застояли въздушни джобове върху титаниеви нагревателни тръби, което води до самогалванична локализирана точкова корозия. За да се предотврати дълготрайното закрепване на мехурчета към стената на тръбата, основното решение включва структурно оформление на наклонена тръба, високоскоростно циркулиращо измиване, дизайн с ниско топлинно натоварване и непрекъсната аерация. Навременното откриване на ранни дефекти от мехурчеста корозия и предотвратяването на повреда на теч през стената на титаниеви нагревателни тръби може да се постигне чрез редовна визуална проверка и тестване на потенциала по време на поддръжката.