لولههای حرارتی تیتانیوم به طور گسترده در تخمیر فشار اتمسفر و مخازن سنتز شیمیایی با فشار معمولی-به کار میروند، با این حال بسیاری از مخازن واکنش با غلظت خلاء، تقطیر و دمای پایین{1} تحت فشار منفی مداوم کار میکنند. اپراتورها اغلب این سؤال را مطرح می کنند که آیا محیط های خلاء به ساختار لوله تیتانیوم آسیب می زند یا فیلم غیرفعال ضد خوردگی آن را ضعیف می کند. در واقع، تیتانیوم خالص عملکرد مکانیکی بسیار خوبی برای سرویس فشار منفی دارد، اما خلاء-تخلیه متوسط، خشک شدن موضعی-و کمبود اکسیژن خطرات خوردگی پنهان منحصر به فردی را به همراه دارد که در فشار معمولی وجود ندارد. طراحی ساختاری منطبق و عملکرد استاندارد خلاء برای تضمین خدمات ایمن درازمدت مورد نیاز است.
استحکام مکانیکی تیتانیوم خالص به طور کامل الزامات فشار منفی خلاء صنعتی معمولی را برآورده می کند. تیتانیوم خالص درجه 2 صنعتی دارای انعطاف پذیری بالا، استحکام تسلیم پایدار و تغییر شکل الاستیک کم است. برای مخازن استاندارد خلاء با فشار مطلق بالای 1 کیلو پاسکال، لوله های گرمایش تیتانیوم با ضخامت دیواره معمولی تحت اکستروژن فشار اتمسفر خارجی فرو نمی ریزند، تغییر شکل نمی دهند یا ترک نمی خورند. حتی در چرخههای شکست خلاء، ضریب انبساط حرارتی پایین تیتانیوم از شکست خستگی متناوب مکرر جلوگیری میکند. فقط لولههای تیتانیومی با دیوار بسیار نازک (ضخامت دیواره کمتر یا مساوی 0.8 میلیمتر) برای شرایط کار با خلاء عمیق برای جلوگیری از تغییر شکل انقباض بدنه لوله، به آستینهای تقویتکننده ضخیمتری نیاز دارند.
خطر پنهان اصلی محیط خلاء، خشک شدن مایع موضعی-روی سطح لوله گرمایش است. در طول غلظت خلاء، نقطه جوش محیط فرآیند به شدت کاهش می یابد، مایع به سرعت تحت حرارت تبخیر می شود. اگر سطح مایع نوسان داشته باشد یا گردش جریان کافی نباشد، سطح جزئی لوله بدون پوشش متوسط در معرض فاز گاز خلاء قرار می گیرد. لایه نازک نمک / آلی باقیمانده پس از تبخیر مایع، یون های خورنده مانند کلرید و اسید آلی را ده ها بار متمرکز می کند. پس از شکستن خلاء و جاری شدن مجدد مایع در لوله، بقایای خورنده غلیظ به طور مداوم فیلم غیرفعال دی اکسید تیتانیوم را فرسایش می دهند تا نقاط حفره ای محلی را تشکیل دهند. مناطق جوش به دلیل توزیع ناهموار لایه مایع، مستعدترین-خشک شدن خوردگی هستند.
مخازن مهر و موم شده با خلاء منجر به کمبود شدید اکسیژن محلول می شود و از ترمیم خود{0}}غیرفعال فیلم جلوگیری می کند. مخازن باز فشار معمولی به طور مداوم اکسیژن را با هوا مبادله می کنند، در حالی که مخازن خلاء با اکسیژن محدود کاملاً بسته می شوند. با افزایش درجه خلاء، رد اکسیژن محلول اولیه در مایع به طور مداوم در فاز گاز تخلیه شده و پمپاژ می شود. هنگامی که اکسیژن محلول به کمتر از 2 میلی گرم در لیتر می رسد، خراش های جزئی، ساییدگی ها و نقص های خوردگی خشک روی سطح تیتانیوم نمی توانند فیلم کامل TiO2 را بازسازی کنند. نقاط عیب ریز به تدریج در حفرههای عمیق زیر -دراز مدت کم-گردش خلاء اکسیژن، حتی در محیطهای اسید آلی با خوردگی کم- گسترش مییابند.
چرخههای متناوب خلاء و فشار اتمسفر، تجمع ریز{0}}فیلم غیرفعال را تشدید میکند. هر مرحله پمپاژ خلاء سطح لوله را کمی خنک می کند و بازیابی فشار مخزن هوای دمای اتاق را برای گرم کردن سریع لوله تزریق می کند. تغییرات سریع دمای مکرر باعث ایجاد تنش حرارتی نامتناسب بین لایه TiO2 شکننده و بستر تیتانیوم میشود و چرخه به چرخه ترکهای میکرو{4}} نامرئی ایجاد میکند. در سیستمهای خلاء فاضلاب با شوری بالا یا اسید آلی، محیطهای خورنده به این شکافها نفوذ میکنند تا حکاکی ماتریکس را تسریع کنند.
اقدامات بهبود عملی خطرات خوردگی مربوط به خلاء{0}}را حذف میکند.
گردش مایع و کنترل سطح مایع را بهینه کنید: سطح مایع را به طور کامل تمام سطوح لوله گرمایش را پوشش دهید. برای کاهش قدرت گرمایش هنگامی که سطح مایع از بالای لوله پایین می آید، محافظ اینترلاک سطح مایع را نصب کنید.
قبل از پمپاژ خلاء، اکسیژن را تکمیل کنید: برای افزایش غلظت اکسیژن محلول به بالای 6 میلی گرم در لیتر، به مدت کوتاهی قبل از هر چرخه خلاء، اکسیژن هوادهی{0}آب تمیز غنی یا هوای فشرده تزریق کنید.
برای مقاومت در برابر فشار خارجی و کاهش تغییر شکل حرارتی، از لولههای تیتانیوم دیواری کمی ضخیمتر (افزودن 0.3 میلیمتر دیواره اضافی) برای مخازن خلاء عمیق استفاده کنید.
شستشوی آنلاین ماهانه با آب گرم هوادهی را برای حل کردن بقایای نمک غلیظ از مناطق خشک-و پس از آن-درمان مجدد غیرفعال کردن، برنامه ریزی کنید.
پمپ خلاء آهسته و سرعت آزادسازی فشار برای کاهش نوسانات شدید دما، کنترل نرخ تغییر فشار در 5 کیلو پاسکال در دقیقه.
表格
| وضعیت کار خلاء | سطح خطر خوردگی و مکانیکی | طرح بهینه سازی هدفمند |
|---|---|---|
| خلاء ملایم (فشار مطلق بیشتر یا مساوی 10 کیلو پاسکال)، غوطه وری کامل مایع پایدار | خطر ناچیز، فقط کمی تغییر رنگ فیلم غیرفعال | تعمیر و نگهداری معمول سه ماهه تمیز کردن کافی است |
| خلاء متوسط (1-10 کیلو پاسکال)، گاهی اوقات لوله خشک می شود{2}} | یون غلیظ تحت خطر-حفره شدن رسوب | اینترلاک سطح مایع + شستشوی منظم باقیمانده |
| خلاء عمیق (1 کیلو پاسکال)، مخزن کاملاً بسته شده | کاهش شدید اکسیژن، نقصهای میکرو{0}}سطح تعمیر نشده | هوادهی پیش-برای تقویت اکسیژن محلول، غیرفعال کردن مجدد ماهانه |
| جابهجایی مکرر خلاء{0}}جو چرخهای | ریز{0}}تنش حرارتی تجمعی بر روی فیلم غیرفعال ترک میخورد | سرعت تغییر فشار آهسته، کمک هزینه ضخامت دیواره لوله را افزایش دهید |
خلاصه مختصر
از نظر مکانیکی، لولههای حرارتی تیتانیوم با ضخامت استاندارد میتوانند با خیال راحت فشار منفی خلاء صنعتی معمولی را بدون تغییر شکل ساختاری تحمل کنند. خطرات اصلی محیط های خلاء خشک شدن سطح لوله است-از خوردگی غلیظ و کمبود شدید اکسیژن محلول که مانع از ترمیم فیلم غیرفعال می شود. پوشش پایدار مایع،-هوادهی قبل از چرخه و عملکرد سوئیچ فشار آهسته میتواند به طور مؤثر از آسیب خوردگی خلاء{6}}به لولههای گرمایش تیتانیومی جلوگیری کند.
