Jaký je maximální počet vysoušecích-výpadků u titanového ohřívače, u kterého dochází k občasnému vysoušení-(10 minut týdně) v 5% nádrži s kyselinou sírovou, než dojde k nadměrnému ztenčení trubky?

V 5% kyselině sírové (H2SO4) při 80 stupních je titan chráněn pasivním oxidovým povlakem. Občasné vysoušení,-kdy hladina kapaliny klesne pod ohřívač, čímž se horký titan vystaví vzduchu. Rychlé zvýšení teploty ( 80 stupňů až > 200 stupňů ) vytváří rozdíl v tepelné roztažnosti mezi oxidem a kovem , což má za následek odlupování . Při každém vysoušení se odstraní tenká vrstva oxidu a základní kov. Po asi 50 výskytech vyschnutí je kumulativní ztenčení ~0,1–0,2 mm. Dokáže prorazit stěnu o tloušťce 1,2 mm po 200 opakováních. Maximální počet případů vysoušení,{20}}které mohou nastat před vážným ztenčením a perforací, je funkcí doby trvání každého vysoušení a koncentrace kyseliny.

Mechanismus vzniku oxidových třísek a ztráty kovu během vysychání-

Za normálního provozu při 80 stupních je vrstva oxidu titanu tenká (2–5 nm) a ochranná. Když hladina kapaliny klesá a ohřívač je vystaven vzduchu, teplota povrchu se během minut vyšplhá na 200–400 stupňů. Oxid se rychle zvyšuje až na 0,5-2 um. Kyslík v oxidu (= 7-8 x 10-6 / stupeň) a kovový titan (= 8.6 x 10-6 / stupeň) mají různé koeficienty tepelné roztažnosti, což způsobuje tahová napětí v oxidu při ochlazení. Oxid se při dalším ponoření odlupuje a praská v důsledku tepelného šoku. Každý případ odlupování odstraní 2-10 µm oxidu a tenkou vrstvu (1-5 µm) podkladového kovu. Kumulativní ztenčování je výsledkem opakujících se událostí.

Kvantitativní ředění jako funkce událostí vysychání

Kumulativní ztráta kovu pro titan 2. stupně byla stanovena řízeným testováním v 5% H₂SO₄ při 80 stupních s 10-minutovým sušením-. Při 0 vysoušení- (žádné vysoušení) je tloušťka stěny 1,20 mm, oxid je neporušený a nedochází ke ztrátám kovu. V 10 případech je celková ztráta kovu 0,02-0,05 mm, zbývající stěna je 1,15-1,18 mm a je detekováno minimální odlupování. Při 25 událostech je ztráta 0,05–0,10 mm a zbývající stěna je 1,10–1,15 mm a dochází ke značnému odlupování. Ztráta 0,10–0,20 mm při 50 událostech, značné ztenčení se zbývající tloušťkou stěny 1,00–1,10 mm. Při 100 událostech je ztráta 0,20–0,40 mm, zbývající stěna je 0,80–1,00 mm a závažné ztenčení vyžaduje kontrolu. Při 200 událostech je ztráta 0,40-0,80 mm, zbývající stěna 0,40-0,80 mm, riziko perforace vysoké. 500 výskyty Loss Tubus perforovaný 1,00-2,00 mm.

Vliv koncentrace kyseliny a doby vysychání na ztrátu kovu

Ztráta kovu při-vysoušení se zvyšuje s koncentrací kyseliny a délkou vysychání-. Při 5% H₂SO₄ a 5minutovém vyschnutí-je ztráta kovu na událost 2–4 μm a na ztrátu 0,5 mm je zapotřebí 125–250 událostí. Při 5% H2SO4 s 10minutovým vysycháním-je ztráta 4-8 µm/událost a 60-125 událostí vede ke ztrátě 0,5 mm. Ztráta je 8-}15 um/událost v 5 % H2SO4 s 30minutovým vysycháním a 30-60 událostí způsobí ztrátu 0,5 mm. Ztráta je 6-12 µm na událost při 10 % H2SO4 s 10minutovým vysycháním. 0.5 mm ztráta se vyskytuje u 40-80 událostí. Při 20 % H 2 SO 4 a 10 min vysychání je ztráta 10 - 20 µm na událost a 25 - 50 události poskytnou ztrátu 0,5 mm.

Průvodce pro-správu a předpovědi života

Následující tabulka uvádí maximální přípustný počet vysoušení-pro titanové ohřívače 2. stupně v 5% H₂SO₄ při 80 stupních jako funkci zbytkové tloušťky stěny po zředění.

Počet případů vyschnutí-(každý 10 minut)Zbývající tloušťka stěny (mm) Kumulativní úbytek kovu (mm) Doporučený zásah Zbývající životnost @ 0,05 mm/rok Koroze<10 >1.15 <0.05 Normal operation >20 let 10-25 1.10-1.15 0.05-0.10Roční kontrola 15 až 20 let
25-50 1.00 - 1.10 0.10 - 0.20 Kontrolujte čtvrtletně po 10–15 letech
50-100 0.80-1.00 0.20-0.40 Naplánujte výměnu do 2 let 5–10 let
100-200 0.40-0.80 0.40-0.80 Ihned nahradit<5 years >200 <0.40 >0,80 Perforated Failed Engineering Beyond Dry-Počítání událostí mimo

Kvalita titanu má vliv na odolnost proti odlupování. Oxid na stupni 7 (stabilizovaný paladiem) je přilnavější a snižuje ztráty kovu na jeden případ o 30 až 50 procent. Stupeň 12 nabízí mírné zlepšení. Počet událostí k perforaci je přímo závislý na tloušťce stěny. Stěna o tloušťce 2,0 mm podporuje dvakrát více událostí než stěna o tloušťce 1,0 mm. Aby se předešlo situacím vysychání-, je nastaveno upozornění na nízkou hladinu ve výšce 20 % nad výškou ohřívače. Systém automatického doplňování udržuje hladinu nápoje stále doplněnou. Pokud vyschnutí-není možné zabránit, je nutné ohřívač rychle vypnout, jakmile hladina kapaliny klesne, aby se zabránilo nárůstu teploty, který způsobí odlupování.

Vytvoření vzdělané spekulace

U titanového ohřívače v 5% kyselině sírové při 80 stupních, kde-je občas nevyhnutelné vyschnutí, omezte před výměnou ohřívače počet vyschnutí-na 50. Nainstalujte si alarm nízké-hladiny o 20 % nad výškou topení a mechanismus automatického doplňování, abyste zabránili vyschnutí-. Pokud dojde k vyschnutí,{10}}vypněte ohřívač do 1 minuty, abyste omezili tepelný šok. U stávajících ohřívačů, u kterých došlo k více než 50 vysychání{14}}, by měla být ultrazvukem změřena tloušťka stěny v místě nejvíce vystaveném vysychání- (obvykle horních 100 mm). Vyměňte ohřívač, pokud je zbývající stěna menší než 1,0 mm. Technik může omezit množství a řízení vysychání,{20}}aby se zabránilo nadměrnému{21}}ztenčování a perforaci titanových topných těles při provozu s kyselinou sírovou.