Kaip drėgna{0}}aplinkos oro temperatūra veikia titano šildytuvo nepanardintos (garų fazės) dalies korozijos greitį?

The corrosion rate of the unsubmerged (vapor phase) section of a titanium immersion heater being operated by a process engineer in an open tank where the top portion is exposed to vapor and ambient air is directly influenced by the wet-bulb temperature of the ambient air. The equilibrium moisture content on the titanium surface is determined by the wet-bulb temperature. If the wet-bulb temperature is high (e.g., >25 laipsniai, didelė drėgmė), drėgmė kondensuosis ant šaltesnio titano paviršiaus (jei paviršiaus temperatūra bus žemesnė už rasos tašką). Šiame kondensato sluoksnyje yra ištirpusių dujų (deguonies, anglies dioksido, chloridų) ir jis gali būti korozinis. Jei drėgnos lemputės temperatūra žema (pvz., < 15 laipsnių, sausas oras), titano paviršius išlieka sausas ir pasyvus, o korozija yra nereikšminga. Pavyzdžiui, titano šildytuvas karštoje (80 laipsnių) parūgštinto vandens vonioje, esant 28 laipsnių aplinkos drėgnai -bulbinei temperatūrai, gali patirti 0,05-0,2 mm per metus taškinę koroziją nepanardintoje dalyje, o identiškas šildytuvas sausame klimate (10 laipsnis) nedidelės korozijos.

Titano garų fazės korozijos mechanizmas
Titano šildytuvo nepanardinta dalis yra veikiama proceso skysčio garų ir aplinkos oro. Garai susideda iš lakiųjų dalelių (HCl, H2SO4 rūkas, organinės rūgštys arba vandens garai). Jei aplinkos drėgno -bulbučio temperatūra aukšta, o paviršiaus temperatūra žemesnė už garų-oro mišinio rasos tašką, ant titano paviršiaus kondensuosis drėgmė. Suskystintas kondensatas sukuria ploną elektrolito dangą (dažniausiai 1-100 µm storio), kuri sugeria ėsdinančias dujas (CO₂, SO₂, Cl₂) iš oro ir lakiąsias rūgštis iš garų. Plėvelė yra labai priešiška dėl didelio paviršiaus ploto ir tūrio santykio ir dėl to, kad išgaruodamas koncentruojasi korozinės medžiagos. Tokiomis sąlygomis galima suardyti pasyviąją titano plėvelę ir inicijuoti duobių ar plyšių koroziją garų ir skysčio sąsajoje.

Garų fazės korozijos greičio ir šlapios{0} lemputės temperatūros kiekybinis įvertinimas
Aplinkos šlapia Praskiestos rūgšties rūkas Žemas 15-20 50-70 Dažnas (plona plėvelė) 0,01-0,05 Rūgštinė rūkas + chloridai20-25 70-85 Nepertraukiama (plona plėvelė) 0,05-0,15 Koncentruota rūgštis + chloridai Aukšta 25-30 85-95 Nepertraukiama (storesnė plėvelė) 0,15-0,0,15-0,30, koncentruota. (lašinamas) 0,10-0,20 (skalbtas) Skiedimas lašinant Vidutinis (išplautas)
Scenarijus pagrįstas garų fazės korozijos kontrolės vadovas
Garų sudėtis Skystas procesas Aplinkos šlapias{0}}Lemputės temperatūra (laipsnis) Korozijos rizika nepanardintoje dalyje Rekomenduojama sumažinti
Karštas vanduo, neutralus Tik vandens garai Bet koks mažas Nereikia jokių veiksmų
Praskiestas HCl (5%) HCl rūkas + vandens garai 15 Mažas Titano kiekis išgaruoja (jokio poveikio)
HCl rūkas + vandens garai Skiestas HCl (5%) 25 Vidutinė garų fazės sekcija, padengta PTFE
Koncentruotas HCl (20%) HCl garai + vandens garai 25 Didelis Naudojamas sandarus bakas su garų ištraukimu
Karštas sūrymas (20 % NaCl) Vandens garai + druskos rūkas 28 Aukštas (duobės) Elektropoliravimo garų fazės dalis. Įpilkite vandens purškimo, kad išvengtumėte druskos susidarymo.
50% sieros rūgštiesH₂SO₄ rūkas + vandens garai 25 Vidutinis arba didelis Pailginkite šildomą dalį, kad paviršius išlaikytų virš rasos taško
Chromo rūgštis (dangos vonia) Chromo rūgšties garai 20 Mažai (chromatas slopina) Nereikia jokių veiksmų (chromatai pasyvūs)
Organinis tirpiklis (be vandens) Tirpiklio garai Bet koks Labai mažas Vandens kondensacija nėra. Paviršius sausas.
Garų fazės korozijos mažinimo inžineriniai metodai
Kai dėl aukštos drėgnos lemputės temperatūros (> 20 laipsnių) nepanardintoje titano šildytuvo dalyje vyksta garų fazės korozija, veiksmingos keturios sušvelninimo priemonės. Pirmasis sušvelninimas yra pakelti šildomą dalį aukščiau virš skysčio lygio. Kad būtų išvengta kondensacijos, titano paviršiaus temperatūra turi būti palaikoma aukštesnė už rasos tašką (pvz., > 45 laipsniai 25 laipsnių drėgnoje lemputėje). Tam reikia šildytuvą sukonstruoti taip, kad kaitinimo elementas išsikištų į garų fazės sritį ir išlaikytų šildomą titano apvalkalą. Antrasis švelninimo būdas yra PTFE arba fluoropolimero danga aukščiau esančiame vandens plote. Danga neleidžia kondensuotam elektrolitui pulti titano paviršių. Galutinis sušvelninimo būdas – įrengti garų ištraukimo įtaisą (išmetimo gaubtą), kuris pašalintų korozinius garus ir sumažintų drėgmę virš bako. Kondensato išvengiama, jei drėgnos lemputės temperatūra sumažinama žemiau 15 laipsnių. Ketvirtasis sušvelninimo būdas yra vandens purslų arba rūko šalinimo priemonės naudojimas, siekiant nuolat valyti nepanardintą dalį, kad būtų išvengta korozinių rūšių koncentracijos.

Conclusion: Vapor phase corrosion up to 0.3 mm/year is due to high wet-bulb temperature (>25 laipsniai)
Aplinkos oro drėgna{0}}temperatūra tiesiogiai įtakoja nepanardintos (garų fazės) titano šildytuvo dalies korozijos greitį. Jei drėgnos lemputės temperatūra yra žemesnė nei 15 laipsnių (sausomis sąlygomis), titano paviršius išliks sausas ir ne{4}}ėsdinantis. Kai drėgnos lemputės temperatūra viršija 25 laipsnius (drėgnos sąlygos), ant vėsesnio titano paviršiaus kondensuojasi drėgmė ir susidaro plona elektrolito plėvelė, kuri sugeria ėsdinančias dujas ir koncentruojasi išgaruojant. Atšiaurioje aplinkoje (pvz., karštame HCl arba sūryme su didele aplinkos drėgme) garų fazės korozijos greitis gali siekti 0,15-0,30 mm per metus, todėl per 2-5 metus gali atsirasti duobių ir perforacija nepadengtoje dalyje. Sušvelninimas apima dalies, kuri nėra panardinta, kaitinimą virš rasos taško, PTFE dangų dengimą arba garų ištraukimą, kad būtų sumažinta šlapios lemputės temperatūra. Bet kokiam naudojimui, kuriame yra korozinių garų ir didelės aplinkos drėgmės, nurodant titano šildytuvą, tiekėjui turi būti pateiktas numatomas drėgnos lemputės temperatūros diapazonas, kad būtų galima tinkamai suprojektuoti nepanardintą dalį (ilgesnis šildymas, dengimas ar medžiagos atnaujinimas).