Avamererajatiste merevee soojendamise tsirkulatsioonitorustikud, galvaniseeritavad peitsimismahutid, soolase riimvee töötlemise seadmed ja kloriidi-rikkad keemilised reaktorid puutuvad kokku suure-sisaldusega kloriidioonide ja mitte-oksüdeerivate nõrkade hapete lahuste tugeva söövitava rünnakuga. Tavalised 316 roostevabast terasest küttetorud kipuvad pärast pikaajalist-kasutamist kõrge kloriidisisaldusega keskkonnas tekitama punkt- ja pragukorrosiooni, mis põhjustab kiiresti toruseina perforatsiooni ja seadmete ootamatu seiskumise. PFA-ga mähitud kütteelementide maksimaalne jätkusuutlik pidev temperatuur on vaid 250 kraadi, mis ei suuda rahuldada keskmise ja kõrge temperatuuriga{9}}tootmise töövoogude parameetrite nõudeid. Kvartskuumutustorud kaotavad pärast leeliseliste vedelikega kokkupuutumist kogu keemilise stabiilsuse ja neid saab kasutada ainult staatiliste kõrge temperatuuriga üksikute tugevate hapete laborikatsete jaoks. Tahked puhtast titaanist kuumutustorud põhinevad pinnal looduslikult tekkival tihedal titaandioksiidi passiivsel kilel, mis blokeerib tõhusalt kloriidioonide infiltratsiooni, muutes need eelistatud -korrosioonivastaseks küttematerjaliks merevee, soolvee ja mitte-oksüdeerivate happeliste rakenduste puhul. Selles artiklis kirjeldatakse põhimaterjali eeliseid, rakenduslikke piiranguid ja ühtseid tehniliste valikute spetsifikatsioone koos täielikult ümber korraldatud mitmemõõtmelise parameetrite võrdlustabeliga neljast peavooluküttetorust.
1. Puhta titaanmaterjali peamised jõudluse eelised
Titaan võib vesikeskkonnas moodustada spontaanselt kompaktse, vees -lahustumatu titaandioksiidi kaitsekile, katkestades kloriidioonide läbitungimise ja ületades põhimõtteliselt roostevaba terase kriitilise nõrkuse, mis on tundlik merevees ja soolvees korrosioonile. Isegi pikaajalisel-kastmisel merevette, maa-alusesse riimvette ja kloori-kandvasse peitsimisvedelikku ei teki toru korpusele lokaalseid korrosioonidefekte, nagu augud.
Termiliste ja mehaaniliste omaduste poolest ulatub selle pikaajaline ohutu töötemperatuur -770 kraadini, ületades tunduvalt fluoroplastiga kaetud küttetorude temperatuurilagi. Materjalil on silmapaistev sitkus, vibratsioonikindlus ja deformatsioonikindlus, mida saab kohandada keerukate töökeskkondadega, sealhulgas pumba -tsirkuleeriva vedeliku mõjuga ja segava võnkumisega reaktsioonipaakide sees, ilma kvartstoodetes esineva rabeda purunemise ohuta. Peale selle on passiivkilel teatav iseeneslik-parandusvõime pärast kergeid kriimustusvigastusi, mis suurendab veelgi pikaajalise -peatumatu{7}}töökindlust.
2. Ümberkorraldatud nelja tüüpi küttetorude parameetrite võrdlustabel
表格
| Küttetoru tüüp | Kloriidi korrosioonikindluse klass | Maksimaalne pikaajaline{0}}töötemperatuur | Leeliseline keskmine ühilduvus | Mehaaniline löögikindlus | Täielik elutsükli majanduslik jõudlus |
|---|---|---|---|---|---|
| Puhast titaanist küttetoru | Tippklass, sobib ideaalselt mere- ja soolveetingimustesse | 770 kraadi | Kehv, kannatab kuumas kontsentreeritud tugevas leelis üldise ühtlase korrosiooni all | Kõrge vastupidavus, -vibratsioonivastane ja-hõõrdumisvastane | Kõrge tooraine hind, piiratud kohaldatav keskmine vahemik |
| 316 roostevaba teras | Keskmise kvaliteediga, kõrge kloriidikontsentratsiooni korral kalduvus tekkima | 550 kraadi | Mõõdukas taluvus nõrga aluselise keskkonna suhtes | Tugev kulumis- ja löögikindlus | Väike alginvesteering, lühike kasutusiga soolases vees |
| Kvartsist küttetoru | Puudub sihipärane kaitse kloriidi korrosiooni eest | 1180 kraadi | Täiesti kehtetu leeliselistes lahustes | Äärmiselt habras, kergesti purunev vibratsiooni ja kokkupõrke korral | Kõrge asenduskulu pärast purunemist, ainult staatiliste laboratoorsete happeliste reaktsioonide korral |
| PFA kapseldatud toru | Tõhus barjääri jõudlus enne katte lagunemist | 250 kraadi | Suurepärane kohanemisvõime happe{0}}aluse vahelduvate töötingimuste jaoks | Nõrk, kõvade tahkete lisandite poolt kergesti läbistatav | Mõõdukas kogukulu, ainult madalal{0}}temperatuuril keeruka komposiitkorrosiooni korral |
3. Loomulikud vead ja ranged rakenduspiirangud
Esiteks on puhtal titaanil silmapaistev leelisetalumatus. Kõrge temperatuuriga-kontsentreeritud tugeva leelise, näiteks naatriumhüdroksiidi lahusesse sukeldamisel lahustub pindmine passiivne kile pidevalt, mille tulemuseks on ühtlane korrosioon ja kogu toru seina õhenemine. Seetõttu on see rangelt keelatud töötingimustes, mis nõuavad pikaajalist-kuuma leeliselist leotamist ja sagedast happelise ja aluselise keskkonna vahetamist.
Lisaks ei suuda titaan vastu pidada söövitavatele ainetele, nagu kõrge -kontsentratsiooniga oksüdeeriv lämmastikhape, fluoriidi-sisaldavad ained ja kuiv kloorigaas, mis põhjustab kiiret korrosioonitõrke. Samal ajal on titaani tooraine turuhind palju kõrgem kui roostevaba terase hind, mis toob kaasa suuri ühekordseid hankimiskulusid-. Titaantorude kasutamine tavapärastes madala kloriidisisaldusega ja kerge korrosiooniintensiivsusega töötingimustes on majanduslikult ebasoovitav.
4. Tehnikavaliku ettepanekud ja järeldused
Tahked puhtast titaanist küttetorud on optimaalne sobitustoode küttesüsteemide jaoks, mida kasutatakse kõrge-kloriidisisaldusega soolvee tsirkulatsioonis, merevee soojendamises, galvaniseerivas peitsimisvedelikus ja mitte-oksüdeerivates nõrkade hapetes. Skeemi esialgse kavandamise etapis peavad insenerid kinnitama, et protsessikeskkond ei sisalda kõrgel temperatuuril kontsentreeritud tugevaid leelise- ega fluoriidühendeid. Kõrgtemperatuuriliste leeliseliste protsesside, madala-temperatuuri happe-alternatiivkeskkonna ja üli-kõrge temperatuuriga puhta happepuhastusreaktsioonide jaoks saab alternatiivsete lahendustena valida PFA-ga kapseldatud kuumutustorud või emailiga kuumutusosad. Materjali omaduste teaduslik sobitamine praktiliste protsessi töötingimustega võib tagada pikaajalise{10}}turvalise ja stabiilse töö
kütteseadmete ja mõistlikult kontrollida projekti investeeringu kogumaksumust.
