Jak ve vertikální titanové tepelné tyči pracující při 150 stupních v kalu kyseliny fosforečné mění hloubka periodického ponoření (30 % vs

V kalech z kyseliny fosforečné – viskózní směsi kyseliny fosforečné (30-50 %), vysrážené sádry (CaSO 4 .2H 2 O), oxidu křemičitého a síranů kovů – dochází u vertikálních titanových tepelných tyčí k nerovnoměrné-korozi. Je periodicky napouštěn, vypouštěn a usazován a hladina kalu je proměnlivá. Polohu maximální hloubky jámy určují dva protichůdné faktory, a to hloubka ponoření, tj. podíl délky tyče ponořené v kalu. Při 30% ponoření (většinou vystavené parám) dominují buňky s koncentrací kyslíku a maximální hloubka jámy je na rozhraní kalu a vzduchu (menisku). Při 70% ponoření (zejména ponořené) je akumulace kalu dominantním procesem a maximální hloubka jámy nastává u dna, kde se hromadí usazené materiály. Pochopení této změny je zásadní pro plánování cílených kontrol a údržby.

Mechanismus posunu umístění jámy se změnou hloubky ponoření

Pokud je tyč částečně ponořená (30 %), je kalová čára blízko horní části tyče. Tenký film kalu na menisku se odpaří a koncentruje kyselinu fosforečnou a fluoridy na velmi vysoké úrovně. Diferenciální provzdušňování vytváří z rozhraní kalu a vzduchu-velmi těžkou štěrbinu a důlková tvorba začíná od 200 do 500 hodin. Při ponoření 70 % tyče je kalová čára blízko vrcholu a spodní část tyče má prodloužený kontakt s usazenými částicemi sádry a síranu kovu. Na špičce převažuje koroze pod-nánosem, která pod vrstvou těžkého kalu vytváří důlky, kde chybí kyslík a koncentrují se chloridy nebo fluoridy. Rychlost koroze na špičce je také zvýšena galvanickým působením mezi ponořenou a parní zónou.

Kvantitativní rozložení hloubky jámy v různých hloubkách ponoření

Kontrolované testování bylo prováděno v kalu kyseliny fosforečné (40 % P2O5, 20 % pevných látek, 1 500 ppm fluoridu) při 150 stupních po dobu 1 000 hodin, což prokázalo jedinečné rozložení hloubky jámy. Při 30% ponoření (70% tyče v parní zóně) je maximální hloubka jímky 0,6-1,2 mm u kalové linie (meniskus ve 30% délky ode dna). V parní zóně nad meniskem jsou pozorovány důlky menší než 0,1 mm a na spodním hrotu důlky 0,2–0,4 mm. Při 50% ponoření (stejném ponoření) je pozorována bimodální distribuce s jamkami 0,4-0,8 mm na kalové čáře a spodní špičce. Pro 70% ponoření (30% v parní zóně) je nejvyšší hloubka jímky na spodním konci (0,8-1,5 mm), přičemž čára kalu ukazuje jámy 0,3-0,6 mm. Při 100% ponoření (zcela ponořené) jsou jamky rovnoměrně rozmístěny na spodní polovině s hloubkou 0,5–1,0 mm a meniskový efekt zcela zmizí.

Umístění jámy ovlivněné cyklováním ponoření a složením kalu

Frekvence cyklování a obsah pevných látek v kalu ovlivňují oblast maximální důlkové koroze. Meniskus má důlky 0,8-1,2 mm s konstantním 30% ponořením a 20% sušiny kalu s 1000 ppm fluoridu. Za stejných podmínek, se stálým ponořením 70 %, má spodní hrot důlky 0,9–1,5 mm. Při denních cyklech ponoření mezi 30 a 70 % jsou meniskus a spodní hrot silně napadeny (hloubka jamky 1,2–2,0 mm) na obou místech. Při vyšší koncentraci pevných látek (40 %) při konstantním ponoření (70 %) se prohlubně spodní špičky zvětší na 1,5-2,5 mm. S nižším obsahem pevných látek (10 %) a konzistentním 30% ponořením se jamky menisku zmenšují na 0,3-0,6 mm, protože se na rozhraní shromažďuje méně kalu. Vliv koncentrace fluoridů na důlkovou korozi je na všech místech zrychlující a neovlivňuje umístění maximální hloubky důlkové koroze pro konkrétní vzor ponoření.

Kontrola hloubky ponoření pro kontrolu umístění jámy

Následující tabulka obsahuje pokyny pro regulaci hloubky ponoření pro regulaci umístění jímek a zvýšení životnosti ohřívače v kalu kyseliny fosforečné při 150C.

Doporučená hloubka ponoření Operační strategie Zdůvodnění Předpokládaná životnost (1,5 mm stěna)
Pevné ponoření 100 % (plně ponořeno) Bez napadení menisku, koroze rovnoměrně rozložená 1-2 roky
Pevné ponoření se 100% odkalením kalu s odstraněním kalu zespodu Snížení spodní špičky pod-korozí usazenin 2–3 roky
Pravidelné vypouštění dokončenoNeponořujte částečně Vypouštění tvoří meniskus. Uchovávejte ponořený alespoň 1 až 2 roky
Spodní část ohřívače páry (obrácená) Nedoporučuje se Meniskus se posouvá nahoru; srovnatelné škody<1 year
Týdenní otočení ohřívače o 180 stupňů Ponoření jakékoli Poškození mezi meniskem a špičkou je 2-3násobné prodloužení
Engineering Beyond Submergence Control

Titanová třída má podstatný vliv na rychlost šíření důlků, ale ne na místo maximálního napadení. Stupeň 7 (palladium-stabilizované) zlepšuje šíření důlků o 50-70 % v místech menisku a špičky dna. Tloušťka stěny poskytuje přídavek na korozi; 2,5 mm stěna s 1,0 mm za rok důlky na nejhorším místě přežije 2,5 roku. Hladina kalu by měla být pravidelně sledována; regulátor úrovně, který udržuje ponoření vždy plné, eliminuje meniskus. Pravidelné odkalování kalu (pravidelné odstraňování usazených pevných látek ze dna) minimalizuje korozi pod nánosem na špičce. Pokud se nelze vyhnout částečnému ponoření, je v očekávané zóně menisku instalována manžeta z PTFE, která izoluje titan od koncentrovaného kalového filmu.

Vytvoření vzdělané specifikace

Navrhněte nádrž, která bude neustále držet vertikální titanovou tepelnou tyč v kalu kyseliny fosforečné při teplotě 150 stupňů při 100% ponoření. Nainstalujte systém kontroly hladiny s varováním při 90% ponoření a vypnutím ohřívače-při 80 %, abyste zabránili vystavení menisku. U stávajících ohřívačů, u kterých se vyžaduje, aby fungovaly s částečným ponořením, specifikujte titan třídy 7 a smršťovací manžetu PTFE o délce 100 mm na předpokládané kalové lince. Ultrazvukové mapování tloušťky tyčinky v zóně menisku a spodní špičce by mělo být během operace prováděno každé tři měsíce. Pokud je hloubka jímky na obou místech větší než 0,5 mm, otočte ohřívač o 180 stupňů (pokud je symetrický) nebo jej vyměňte. Se znalostí toho, jak hloubka ponoření ovlivňuje polohu maximální hloubky jímky, může technik použít specifické kontrolní a zmírňující postupy na vertikální titanové ohřívače v kalu kyseliny fosforečné.