Jak eliminovat korozi stagnace vzduchových bublin na titanových topných trubkách v uzavřených fermentačních tancích

# Dokument: Technický článek č Plynová-kapalná dvou-fázová stagnující zóna se vytvoří, když tyto kapičky ulpívají na vnější stěně titanových topných trubek po delší dobu. Souvislý tekutý film nezbytný pro samo-opravu pasivního filmu oxidu titaničitého je zničen tímto jedinečným mikroprostředím, které vyvolává lokalizovanou koncentrovanou důlkovou korozi. Tato koroze se často projevuje na horní polovině tělesa trubky a na vršku přírubových topných sestav. Tento článek poskytuje komplexní analýzu korozního mechanismu stagnace bublin a poskytuje komplexní soubor konstrukčních řešení a řešení pro úpravu provozu, která zásadně eliminují nebezpečí zadržování bublin. ## 1. Mechanismus koroze pro stagnující vzduchové bubliny na titanových površích 1. Neúplná oprava pasivního filmu je důsledkem přerušovaného přívodu kyslíku. Kapalná fáze rozpuštěného kyslíku je izolována z oblasti pokryté bublinami. Dotyčný pasivní film TiO₂ není možné doplnit kyslíkem, aby se zacelily škrábance a ztenčená místa. Kapalinou-pokrytá stěna trubice je neporušená katoda bohatá na kyslík,-zatímco oblast pokrytá bublinami-se stane aktivní anodou s nedostatkem kyslíku{18}, což má za následek samovolnou-galvanickou korozi na stejné titanové trubici. Cyklus po cyklu se korozní trhliny dále rozšiřují směrem dolů. 2. Obohacení koncentrace rozpuštěné látky na okrajích bublin Plyn{22}}kapalina hranice bublin je místem nepřetržitého odpařování kapaliny. V důsledku toho se organické kyseliny, chloridy a cukerné látky vysrážejí a hromadí podél bublinkového prstence, což vede k vytvoření vysoce koncentrované mikrozóny, která je vysoce korozivní. Tato mikrozóna urychluje lokalizované leptání matrice. 3. Pasivní film prochází tepelným namáháním, které se střídá mezi suchými a vlhkými podmínkami. Periodické střídání kontaktu suchého plynu a ponoření vlhké kapaliny na povrchu trubky je způsobeno expanzí a kontrakcí bublin v reakci na kolísání teploty. Husté mikrotrhliny jsou vytvářeny opakovaným působením tahového a tlakového napětí na křehký pasivní film, což zase vytváří kanály pro pronikání korozivních iontů. ## 2. Primární faktory přispívající ke stagnaci bublin 1. Uspořádání instalace topného potrubí je nepřiměřené. Nejzávažnější scénář akumulace bublin zahrnuje horizontální instalaci dlouhých titanových topných trubek. Bubliny stoupají a hromadí se na horním oblouku trubice, což je činí neschopnými uniknout. Bubliny, které stoupají nad sestavu, jsou také zachycovány trubicemi, které jsou instalovány příliš blízko vršku nádrže. 2. Nedostatečná rychlost proudění média Mikrobubliny vytvořené zahříváním nelze odstranit statickým proudem nebo proudem kapaliny s nízkou rychlostí-. Pranící účinek na povrchu trubky se ztratí, když je rychlost proudění nižší než 0,6 m/s. 3. Nadměrná hustota výkonu povrchu Kapacita toku kapaliny transportovat bubliny je výrazně překročena vysokým tepelným zatížením, které okamžitě generuje velké množství malých bublinek páry, což má za následek kumulativní pokrytí bublinami. 4. Nízký{40}} Nízký- Nízká{40} cirkulace, utěsnění nepřetržitý provoz v nádobě rozpuštěný plyn nelze ze systému vypustit a nové bubliny se během zahřívání nepřetržitě oddělují. 5. Slepé oblasti zachycování bublin jsou tvořeny zapuštěnou výztuží svarů a mezerami mezi podpěrami z PTFE a stěnami trubek, což jsou místní mrtvé zóny. V těchto oblastech se hromadí malé bublinky a spojují se do velkých trvalých vzduchových kapes. ## 3. Optimalizace konstrukčního řešení, aby se zabránilo zadržování bublin 1. Zvětšete sklon instalace topného potrubí. Titanové topné trubky musí být instalovány se sklonem 10 – 15 stupňů směrem nahoru od konce příruby k volnému konci; horizontální uspořádání je zakázáno. Bubliny stoupají k povrchu kapaliny nádrže a vypouštějí se klouzáním podél nakloněného povrchu trubky k volnému konci. Vertikální uspořádání trubek je optimální volbou pro malé-objemové nádoby, protože prakticky eliminuje hromadění bublin{52}} Zvětšete vzdálenost mezi víkem nádrže a svazky trubek. Vertikální vzdálenost mezi horní částí skupiny topných trubek a minimální hladinou provozní kapaliny nesmí být menší než 300 mm, aby byl zajištěn dostatečný prostor pro únik bublin nahoru. 3. Kontaktní plochy svaru a podpěry jsou vyleštěny do hladkého povrchu. Vybrousit všechny svary do hladkého obloukového přechodu bez vyčnívající výztuže; zvolte podpěry z PTFE se širokým-povrchovým obloukovým tvarem, aby se zabránilo konkávním mezerám, které zachycují bubliny. 4. Nainstalujte přepážky vedení toku kolem topných trubek. Chcete-li vytvořit spirálový tok čisticí kapaliny kolem stěny trubky, nainstalujte odváděcí desky na stranu proti proudu svazku trubek. Tím se budou průběžně odstraňovat přichycené mikrobubliny. ## 4. Standardizované řízení provozu pro minimalizaci tvorby a zadržování bublin 1. Regulace přiměřené povrchové hustoty výkonu Aby se snížilo množství zahřívaných-oddělených mikrobublin, je výkonová hustota utěsněných fermentačních tanků snížena o 20 % ve srovnání s otevřenými tanky, jak je tomu u vysokého-zatížení, nízkého tepelného zatížení, konstrukčního standardu. 2. Udržování rychlosti alespoň středního cirkulace10. m/s. Před ohřevem aktivujte oběhové čerpadlo, abyste zajistili vytvoření stabilního praní kapaliny; je důležité vyhnout se jedinému statickému ohřevu bez cirkulace. 3. Nepřetržité mírné provzdušňování během kultivace při konstantní teplotě Podpora celkového promíchávání kapaliny, vypouštění přesyceného rozpuštěného plynu z nádrže a omezení srážení nových bublin na stěně trubice – to vše je usnadněno stopovým provzdušňováním stlačeným vzduchem. 4. Obsluha zvýšení teploty gradientu, doporučuje se, aby se zabránilo oddělování okamžitého nárůstu teploty, aby se zabránilo odlučování bublinek jako výsledek okamžitého procesu zahřívání rychlost Méně než nebo rovna 3 stupňům/min během spouštěcí fáze. 5. Konzistentní vypouštění nádrže během údržby Aby se snížilo nasycení rozpuštěným plynem v médiu a vypustil nahromaděný plyn v horní části nádrže, měl by být výfukový ventil nádrže otevřen na 10-15 minut každé tři dny. ## 5. Technika kontroly a posouzení koroze stagnace bublin Po dokončení údržby vyprazdňování nádrže použijte jasné světlo k prozkoumání povrchu trubky: - Typický znak: Tmavě šedá zóna důlkové koroze ve tvaru prstence, rozmístěná na horním půlkruhu vodorovných trubek, v souladu s dlouhodobým-dráhou pokrytí bublin. - Potenciál elektrochemického potenciálu oblasti testu 08V je nižší než 100 m. spodní oblast ponoření do kapaliny stejné trubice, což naznačuje vážné poškození pasivního filmu. - Ultrazvukové měření tloušťky: Ztráta tloušťky stěny horního oblouku je podstatně větší než u dna trubice.|Zdroj nebezpečí stagnace bublin|Cílené eliminační opatření|Základní efekt|| ----|----|----|| Horizontální uspořádání trubek zachycování bublin|Instalujte trubky se sklonem 10 až 15 stupňů nahoru nebo vertikálním uspořádáním|Bubliny kloužou a unikají bez dlouhodobého uchycení povrchu|Nízký průtok kapaliny není schopen odstranit mikrobubliny|Udržujte cirkulační průtok 1,0 m/s nebo vyšší a nainstalujte usměrňovače průtoku.|Nepřetržité čištění kapalinou eliminuje nově vzniklé drobné bublinky.|Srážení hmotových bublin s vysokou hustotou výkonu.|Snižte hustotu povrchového výkonu o 20 % u uzavřených nádrží.|Potlačit okamžitou separaci bublin ve velkém měřítku.|Staticky utěsněná nádrž přesyceného rozpuštěného plynu.|Nepřetržité mikroprovzdušňování + pravidelné odsávání nádrže.|Snižte obsah rozpuštěného plynu, abyste snížili tvorbu bublin.|Svar/podpěra bublina Plyno-kapalinové dvoufázové mikrozóny s nedostatkem kyslíku jsou tvořeny stojatými vzduchovými kapsami na titanových topných trubkách, což má za následek samogalvanicky lokalizovanou důlkovou korozi. Aby se předešlo dlouhodobému ulpívání bublin na stěně trubky, základní řešení zahrnuje konstrukční uspořádání šikmé trubky, vysokorychlostní cirkulační praní, nízkotepelnou konstrukci a kontinuální provzdušňování. Včasné detekce časných defektů bublinkové koroze a zabránění selhání průsaku skrz stěnu titanových topných trubek lze dosáhnout pravidelnou vizuální kontrolou a případným testováním během údržby.