V titanovém elektrickém ohřívači používaném k udržení 20% suspenze hydrogenuhličitanu sodného na 60 stupních, proč ohřívač selže rychleji otěrem od krystalů hydrogenuhličitanu než elektrochemickou korozí?
Zanechat vzkaz
V suspenzi 20% hydrogenuhličitanu sodného (NaHC03) při 60 stupních se při zahřívání roztoku vysrážejí krystaly hydrogenuhličitanu. Tyto krystaly mají tvrdost podle Mohse 2,5–3,0, což je méně než tvrdost titanu (3,5–4,0), ale za podmínek toku způsobují abrazivní opotřebení. Rychlost otěru (0,2–0,5 mm za rok) převyšuje rychlost elektrochemické koroze (0,01–0,05 mm za rok) 10–20×, a proto je abraze dominantním mechanismem selhání.
Kvantitativní abraze vs. elektrochemická koroze
V suspenzi 20% NaHC03 při 60 stupních, průtok 2 m/s:
| Mechanismus | Rychlost úběru materiálu (mm/rok) | Příspěvek k neúspěchu (%) |
|---|---|---|
| Elektrochemická koroze | 0.01–0.05 | 5–10 |
| Oděr (náraz krystalů) | 0.15–0.35 | 60–75 |
| Eroze-koroze (synergie) | 0.05–0.15 | 15–30 |
| Celkový | 0.25–0.55 | 100 |
Vliv koncentrace pevných látek a rychlosti proudění
| Bikarbonátové sušiny (hmot. %) | Rychlost proudění (m/s) | Rychlost oděru (mm/rok) | Celkové materiálové ztráty (mm/rok) |
|---|---|---|---|
| 10 | 1 | 0.08–0.15 | 0.12–0.22 |
| 20 | 1 | 0.12–0.25 | 0.18–0.35 |
| 20 | 2 | 0.20–0.40 | 0.25–0.55 |
| 30 | 2 | 0.30–0.55 | 0.40–0.70 |
| 20 | 3 | 0.35–0.65 | 0.45–0.80 |
Průvodce ochranou proti oděru
| Stav kaše | Doporučená ochrana | Očekávaná životnost (1,5 mm stěna) |
|---|---|---|
| Nízký obsah pevných látek (<10%), low velocity (<1 m/s) | Žádný | 5–8 let |
| Střední množství pevných látek (10–20 %), nízká rychlost | Tvrdý-povrch (TiN povlak) | 3–5 let |
| High solids (>20 %), střední rychlost (1–2 m/s) | Vyměnitelné pouzdro proti opotřebení | 2–3 roky |
| Severe (>20%, >2 m/s) | Redesign: snížení rychlosti | 1–2 roky |
Technické doporučení
Pro použití v suspenzi hydrogenuhličitanu snižte rychlost proudění pod 1 m/s a minimalizujte koncentraci pevných látek. Nainstalujte na povrch ohřívače povlak TiN (tvrdost 2 000 HV), aby byl odolný proti oděru. Řízením abrazivního opotřebení řeší inženýr dominantní mechanismus selhání.
