Във вертикален титанов топлинен прът, работещ при 150 градуса в утайка от фосфорна киселина, как дълбочината на периодичното потапяне (30% спрямо . 70%) променя местоположението на максималната дълбочина на ямата?

В утайки от фосфорна киселина – вискозна смес от фосфорна киселина (30-50%), утаен гипс (CaSO 4 .2H 2 O), силициев диоксид и метални сулфати – вертикалните титаниеви топлинни пръти изпитват не-равномерна корозия. Периодично се пълни, източва и утаява, като нивото на утайките е променливо. Позицията на максималната дълбочина на шахтата се определя от два противоречиви фактора, а именно дълбочината на потапяне, т.е. съотношението на дължината на пръта, потопен в утайка. При 30% потапяне (предимно изложени на изпарения) клетките с концентрация на кислород доминират, а максималната дълбочина на ямата е на границата на утайка-въздух (менискуса). При 70% потапяне (главно потопено), натрупването на утайки е доминиращият процес и максималната дълбочина на ямата се появява в края на дъното, където се натрупват утаени материали. Разбирането на тази промяна е от решаващо значение за планирането на целеви проверки и поддръжка.

Механизмът на местоположението на ямата се измества с промяна на дълбочината на потапяне

Ако прътът е частично потопен (30%), линията на утайката е близо до горната част на пръта. Тънкият слой от утайка върху менискуса се изпарява, концентрирайки фосфорната киселина и флуоридите до много високи нива. Диференциалната аерация превръща утайката-въздушен интерфейс в много тежка среда на пукнатини и образуването на вдлъбнатини започва от 200 до 500 часа. При потопен 70% от пръта линията на утайката е близо до върха, а долната част на пръта има разширен контакт с утаен гипс и частици от метален сулфат. На върха доминира корозията под-отлагания, създавайки ями под тежкия слой утайки, където липсва кислород и се концентрират хлориди или флуориди. Скоростта на корозия на върха също се увеличава от галваничното действие между потопената и парната зона.

Количествено разпределение на дълбочината на ямата при различни дълбочини на потапяне

Проведено е контролирано изпитване в утайка от фосфорна киселина (40% P2O5, 20% твърди вещества, 1500 ppm флуорид) при 150 градуса за 1000 часа, което показва уникално разпределение на дълбочината на ямата. При 30% потапяне (70% от пръта в зоната на изпаренията), максималната дълбочина на ямата е 0,6-1,2 mm при линията на утайката (менискус на 30% от дължината от дъното). Наблюдават се вдлъбнатини по-малки от 0,1 mm в зоната на пара над менискуса и 0,2–0,4 mm вдлъбнатини се наблюдават на долния връх. При 50% потапяне (равно потапяне) се наблюдава бимодално разпределение с вдлъбнатини от 0,4-0,8 mm на линията на утайката и долния край. За 70% потапяне (30% в зоната на изпаренията), най-голямата дълбочина на вдлъбнатината е в долния край (0,8-1,5 mm), като линията на утайката показва 0,3-0,6 mm вдлъбнатини. При 100% потапяне (напълно потопено), ямките са равномерно разпределени в долната половина с дълбочина 0,5–1,0 mm и ефектът на менискуса изчезва напълно.

Местоположението на ямата е повлияно от цикъла на потапяне и състава на утайката

Честотата на цикъла и съдържанието на твърди частици в утайката оказват влияние върху зоната на максимален питинг. Менискусът има вдлъбнатини от 0,8-1,2 mm с постоянно 30% потапяне и 20% твърди утайки с 1000 ppm флуорид. При същите условия, със стабилно потапяне от 70%, долният връх има вдлъбнатини 0,9–1,5 mm. При ежедневни цикли на потапяне между 30 и 70 % менискусът и долният връх са силно засегнати (дълбочина на вдлъбнатината от 1,2–2,0 mm) и на двете места. Вдлъбнатините на долния край се увеличават до 1,5-2,5 mm при по-висока концентрация на твърди вещества (40%) с постоянно потапяне (70%). С по-ниски твърди частици (10%) и постоянно потапяне от 30%, вдлъбнатините на менискуса са намалени до 0,3-0,6 mm, тъй като по-малко утайка се събира на границата. Ефектът от концентрацията на флуорид върху питинга е ускоряващ на всички места и не засяга местоположението на максималната дълбочина на питинга за определен модел на потапяне.

Контрол на дълбочината на потапяне до местоположението на контролната яма

Следната таблица съдържа насоки за регулиране на дълбочината на потапяне, за да се регулира разположението на ямите и да се увеличи живота на нагревателя в утайки от фосфорна киселина при 150C.

Препоръчителна дълбочина на потапяне Оперативна стратегия Обосновка Очаквана продължителност на живота на услугата (1,5 mm стена)
Фиксирано потапяне 100% (напълно потопено) Без атака на менискуса, корозията е равномерно разпределена 1-2 години
Фиксирано потапяне със 100 процента продухване на утайката с отстраняване на утайката от дъното Намалява корозията на долния връх под-отлагания 2–3 години
Периодично източване завършено Не потапяйте частично Отцеждането образува менискус. Съхранявайте потопени поне 1 до 2 години
Дъното в парния нагревател (обърнат) Не се препоръчва Менискусът се измества нагоре; сравнима вреда<1 year
Седмично завъртане на нагревателя на 180 градуса Потапяне всяко Повреда между менискуса и върха е 2-3 пъти удължаване
Инженерство извън контрола на потапянето

Степента на титан има съществен ефект върху скоростта на разпространение на ями, но не и върху мястото на максимална атака. Степен 7 (паладий-стабилизиран) подобрява разпространението на ямки с 50-70% в местата на менискуса и долния връх. Дебелината на стената дава възможност за корозия; 2,5 mm стена с 1,0 mm на година питинг в най-лошото място ще оцелее 2,5 години. Нивото на утайката трябва да се следи редовно; контролер на нивото, за да поддържа потапянето пълно през цялото време, елиминира менискуса. Периодичното продухване на утайки (редовно отстраняване на утаените твърди частици от дъното) минимизира корозията под отлаганията на върха. Ако частичното потапяне не може да бъде избегнато, в очакваната зона на менискуса се монтира PTFE ръкав, за да се изолира титана от филма от концентрирана утайка.

Създаване на обучена спецификация

Проектирайте резервоар, който да държи вертикален титанов топлинен прът в утайка от фосфорна киселина при 150 градуса при 100% потапяне през цялото време. Инсталирайте система за контрол на нивото с предупреждение при 90% потапяне и изключване на нагревателя-при 80%, за да предотвратите излагането на менискус. За съществуващи нагреватели, които трябва да функционират с частично потапяне, посочете титан клас 7 и PTFE свиваема втулка с дължина 100 mm на предвидената линия на утайки. Ултразвуково картографиране на дебелината на пръта в зоната на менискуса и долния край трябва да се извършва на всеки три месеца по време на работа. Ако дълбочината на вдлъбнатината е по-голяма от 0,5 mm на което и да е място, завъртете нагревателя на 180 градуса (ако е симетричен) или го сменете. Със знанието за това как дълбочината на потапяне влияе на положението на максималната дълбочина на шахтата, инженерът може да приложи специфични процедури за проверка и смекчаване на вертикалните титаниеви нагреватели в утайки от фосфорна киселина.