7-darajali titan qoplamali isitgich uchun 90 daraja haroratda 15% sulfat kislotaga botiriladigan mahalliy qaynatish-korroziyasini oldini olish uchun ruxsat etilgan maksimal issiqlik oqimi qancha?

Sulfat kislota ishida yuqori harorat titaniumli isitish uskunalari uchun qiyin muhit hisoblanadi. 7-darajali titanium (Ti-0,15Pd) oddiy suvga cho'mish sharoitida 90 ° C da 15% H2SO4 da yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega, ammo issiq sirt mavjudligi bilan mahalliy kimyo sezilarli darajada o'zgaradi. Titan qoplamasi yuzasida sulfat kislota eritmasining mahalliy qaynashi metall{12}}suyuqlik interfeysida issiqlik oqimi kritik qiymatga yetganda amalga oshiriladi. Qaynatish kislotaning qizdirilgan sirt yaqinida kontsentratsiyasiga olib keladi va mahalliy haroratni 90 darajadan yuqoriga ko'taradi va korroziya harakatini passivdan faolgacha o'zgartirishi mumkin. Natijada bug 'suyuqlik interfeysidagi korroziya halqasi-yoki bug' pufakchalari ostidagi chuqurchalar shaklida ko'rinadigan tezlashtirilgan hujum. Ushbu maqola qaynash natijasida paydo bo'lgan korroziya mexanizmini oldini olish uchun 90 graduslik 15% sulfat kislotada 7-darajali titanium qoplamali isitgichlar uchun ruxsat etilgan maksimal issiqlik oqimini aniqlaydi.

Qaynatish natijasida yuzaga keladigan korroziya jarayoni
Sulfat kislota azeotrop bo'lmagan{0}}eritma bo'lib, qaynash nuqtasi uning konsentratsiyasiga bog'liq. Atmosfera bosimida 15% H₂SO₄ uchun ommaviy qaynash nuqtasi taxminan 103 darajani tashkil qiladi. Isitgich qobig'ining sirt harorati mahalliy qaynash haroratidan oshib ketganda, bug 'pufakchalari sirt kamchiliklarida yadrolanadi. Pufakning paydo bo'lishi uning va issiq sirt orasidagi suyuqlik plyonkaning bug'lanishiga olib keladi va sulfat kislotani o'sha nozik qatlamda to'playdi. Konsentratsiya qabariq yadrosi hosil bo'lishidan millisekundlarda 15% dan 30-50% gacha ko'tarilishi mumkin va qabariq ostidagi metall yuzasida mahalliy harorat devorning qizib ketish haroratiga etadi, odatda qaynash nuqtasidan 5-20 ° C yuqori.

In sulfuric acid, the passive-active transition of Grade 7 titanium is observed at a critical combination of concentration and temperature. Grade 7 is passive in 15% acid at 90 C with corrosion rate of less than 0.05 mm per year. In 30% acid at 100°C the corrosion rate increases to 0.5-1.0 mm/year. In 40% acid at 110°C, the rate is >Yiliga 5 mm. Qaynayotgan{2}}konsentratsiya qatlami mahalliy darajada tajovuzkor sharoitlarni aniq yaratadi, natijada pufakchalar yadrolari hosil bo'ladigan joylarda tez metall yo'qoladi.

Issiqlik oqimi chegarasini aniqlash
90 gradusda 15% sulfat kislotaning yadroviy qaynashi uchun kritik issiqlik oqimi (CHF) bug 'pufakchasining konsentrlangan kislota qatlamini ushlab turish uchun etarlicha kuchli bo'lgan shartidir. CHF ostida pufakchalar vaqti-vaqti bilan paydo bo'ladi va tez chiqib ketadi, bu esa jiddiy korroziya boshlanishidan oldin konsentrlangan qoplamaning massaga qo'shilishiga imkon beradi. CHF dan yuqori, qabariq zichligi oshadi, birlashish sodir bo'ladi va doimiy bug 'plyonkasi hosil bo'lishi mumkin (plyonka qaynashiga o'tish). Bu ta'sirlar konsentratsiyani va korroziyani tezlashtiradi.

15% H2SO4 ga 90 gradusda botirilgan 7-darajali titan sinov probi bilan olib borilgan eksperimental tadqiqotlar issiqlik oqimlari 35 kVt/m2 dan oshganda korroziya tezligining keskin oshishini aniqladi. 25 kVt / m2 da korroziya darajasi 0,05 mm / yil dan kam. 35 kVt/m2 da bu ko'rsatkich yiliga 0,10 mm ga ko'tariladi, ko'pchilik ilovalar uchun hali ham maqbuldir. 45 kVt / m2 da tezlik yiliga 0,35 mm ga ko'tariladi. Yiliga 55 kVt/m² da tezlik 0,8 mm dan oshadi va bug '-suyuqlik interfeysida ko'rinadigan halqa korroziyasi yuzaga keladi. Tezkor mahalliy hujum 1000 soat ichida 65 kVt/m{sup 2} bilan 1,65 mm devorni teshadi.

The maximum permissible heat flux for safe long term (>5 yil) ishlash 40 kVt/m². Xizmat muddati 2-3 yil bo'lgan ilovalar uchun 50 kVt / m2 ruxsat beriladi. Agar qiymat 60 kVt / m² dan yuqori bo'lsa, devor qalinligidan qat'i nazar, 7-darajali titan mos kelmaydi.

Yumshatish omillari va amaliy matritsasi
Ishlash holati va isitgichni sozlash Ruxsat etilgan maksimal issiqlik oqimi (kVt/m2) Kutilayotgan korroziya mexanizmi Tavsiya etilgan devor qalinligi
Vertikal yo'nalish, to'liq suv ostida, yaxshi tabiiy konvektsiya 40 kVt/m² (uzluksiz) Yagona passiv korroziya<0.05 mm/year 1.2-1.65 mm
To'liq suvga cho'mgan, gorizontal tekislangan, yaxshi konveksiya 35 kVt/m² Yuqori yuzada past qaynash konsentratsiyasi 1,65 mm
Qisman suvga botgan (bug{0}}suyuqlik interfeysi mavjud) 25 kVt/m2 Meniskus halqasining korroziyasi 2,0 mm yoki qisman suvga botib ketishining oldini oladi
Ajitatsiyalangan tank (mexanik yoki havo tebranishi) 50 kVt/m² Qo'zg'atishdan singan pufakchalar, konsentratsiyani 1,2-1,5 mm pasaytiradi
Past aylanma, turg'un tank 30 kVt/m2Bubble uzoq umr ko'rish hujumini 1,65 mm oshiradi
25 kVt/m2 Sirtdagi ifloslanish/shkala bilan har qanday xizmat ifloslanish mahalliy sirt haroratini 2,0 mm ga oshiradi Amaliy dizayn tavsiyalari
90 gradusda 15% li sulfat kislotaga botirilgan 7-darajali titan qoplamali isitgich uchun qaynoq korroziyasiz uzluksiz ishlash uchun maksimal ruxsat etilgan issiqlik oqimi 40 kVt / m ^ 2 ni tashkil qiladi. Bu issiqlik oqimi suyuqlikning massa haroratidan taxminan 8-10 daraja yuqori sirt haroratiga olib keladi, metall sirtini 100 darajadan past ushlab turadi va bug 'pufakchasi yadrolari uchun harakatlantiruvchi kuchni cheklaydi. Muhandislar ushbu cheklov doirasida kerakli isitish tezligini olish uchun vatt zichligi o'rniga isitiladigan sirt maydonini oshirishlari kerak. Xuddi shu umumiy quvvatni kamroq issiqlik oqimida uzunroq isitgich yoki tandemda ko'plab kichik diametrli quvurlar yordamida ta'minlash mumkin. Isitgichni buyurtma qilishda hisoblangan qobiq issiqlik oqimini (to'qilgan g'ilof yuzasiga bo'lingan umumiy quvvat) so'rang va uning 40 kVt / m2 dan oshmasligiga ishonch hosil qiling. Sirkulyatsiyasi yomon bo'lgan yoki qisman suvga cho'kib ketishdan qochib bo'lmaydigan tizimlarda ruxsat etilgan oqimni 25-30 kVt/m2 ga tushiring yoki bug 'ajralish kabi muqobil isitish usulini tanlang.