لوله‌های گرمایش زیردریایی تیتانیوم خالص — بخاری‌های مقاوم در برابر کلرید بالا برای شرایط صنعتی خورنده با شوری بالا

مدارهای گرمایش آب دریا برای سکوهای مهندسی فراساحل، حمام‌های ترشی در کارگاه‌های آبکاری و تصفیه سطح، تجهیزات تصفیه آب شور بیش از حد شور، و مخازن واکنش شیمیایی غنی از کلرید-به طور مداوم توسط-یون‌های کلرید با غلظت بالا و محلول‌های اسید ضعیف غیر اکسیدکننده در طول دوره تولید مورد حمله قرار می‌گیرند. لوله‌های گرمایش فولاد ضد زنگ معمولی 316 تحت غوطه‌ور شدن درازمدت با کلرید بالا، مستعد خوردگی حفره‌ای و شکافی هستند که اغلب باعث سوراخ شدن دیواره لوله، نشتی متوسط ​​و تلفات ناخواسته در توقف تولید می‌شود. المان‌های گرمایش با پوشش PFA{8}}در حداکثر دمای کارکرد پیوسته 250 درجه بسته می‌شوند و نمی‌توانند پارامترهای فنی دمای متوسط ​​و بالا را که برای برخی فرآیندهای شیمیایی لازم است برآورده کنند. بخاری‌های کوارتز ذوب شده زمانی که در معرض مایعات قلیایی قرار می‌گیرند، کاملاً پایداری شیمیایی خود را از دست می‌دهند و فقط می‌توانند برای آزمایش‌های آزمایشگاهی استاتیکی{12}}در دمای بالا استفاده شوند.

لوله‌های گرمایشی خالص تیتانیوم جامد با تکیه بر لایه‌ای متراکم و خود تولید شده روی سطح آن، می‌توانند نفوذ یون‌های کلرید را مسدود کنند و آنها را به مواد مصرفی گرمایش ضد خوردگی برای آب دریا، آب نمک و محیط‌های اسیدی غیر اکسیدکننده تبدیل کنند. این مقاله نقاط قوت مواد منحصر به فرد، محدودیت‌های کاربردی هدف و مشخصات استاندارد انتخاب مهندسی را که با یک جدول مقایسه پارامترهای چند بعدی بازنویسی شده برای چهار نوع لوله گرمایش اصلی پیوست شده است، شرح می‌دهد.

1. مزایای عملکرد اصلی مواد تیتانیوم خالص

فلز تیتانیوم می‌تواند به‌طور خودکار لایه‌های محافظ دی‌اکسید تیتانیوم نامحلول و فشرده و نامحلول در آب را در محیط‌های آبی تشکیل دهد که مسیر نفوذ یون‌های کلرید را به‌طور اساسی قطع می‌کند و نقص مهلک ناشی از خوردگی سریع فولاد ضد زنگ در آب دریا و آب شور را برطرف می‌کند. حتی پس از-خیساندن طولانی مدت در آب دریا، آب شور زیرزمینی و کلر{3}}حاوی مایعات ترشی، بدنه لوله دچار عیوب خوردگی موضعی مانند چاله های خوردگی نمی شود.

از نظر عملکرد حرارتی و مکانیکی، دمای کارکرد ایمن طولانی مدت آن به 770 درجه می‌رسد که بسیار فراتر از حد بالای دمای لوله‌های گرمایش با پوشش فلوروپلاستیک است. این ماده دارای چقرمگی عالی، مقاومت در برابر ارتعاش و مقاومت در برابر تغییر شکل است، سازگار با محیط‌های عملیاتی سخت از جمله شستشوی سیال در گردش توسط پمپ‌های آب و نوسان هم‌زن داخل کتری‌های واکنش، بدون خطر شکست شکننده موجود در محصولات کوارتز. علاوه بر این، فیلم غیرفعال دارای قابلیت خود{4}}ترمیم معینی پس از آسیب جزئی خراشیدگی است که باعث بهبود بیشتر قابلیت اطمینان عملیاتی-عملکرد طولانی مدت بدون توقف-می شود.

2. جدول مقایسه پارامترهای بازآرایی شده برای چهار نوع لوله گرمایشی

表格

3. معایب ذاتی و محدودیت های کاربردی دقیق لوله های گرمایش تیتانیومی

اول و مهمتر از همه، تیتانیوم خالص دارای عیوب مقاومت قلیایی آشکار است. هنگام غوطه ور شدن در قلیایی قوی غلیظ در دمای بالا که با محلول هیدروکسید سدیم نشان داده می شود، لایه غیرفعال سطح به طور مداوم حل می شود و منجر به نازک شدن یکنواخت و خوردگی دیواره لوله می شود. بنابراین، برای شرایط کاری که نیاز به خیساندن طولانی مدت قلیایی داغ و جابجایی مکرر بین محیط اسیدی و قلیایی دارند، اکیداً ممنوع است.

ثانیاً، تیتانیوم نمی‌تواند در برابر رسانه‌های خورنده مانند اسید نیتریک اکسیدکننده با غلظت بالا، مواد حاوی فلوراید-و گاز کلر خشک مقاومت کند که منجر به شکست خوردگی سریع می‌شود. در همین حال، قیمت مواد خام تیتانیوم در بازار بسیار بالاتر از فولاد ضد زنگ است، که در نتیجه هزینه‌های یک بار خرید بیش از حد-می‌شود. استفاده از لوله های تیتانیوم برای شرایط کاری معمولی با محتوای کلرید کم و درجه خوردگی خفیف از نظر اقتصادی غیر منطقی است.

4. پیشنهادات و نتیجه گیری انتخاب مهندسی

لوله‌های گرمایش غوطه‌ور شده تیتانیوم خالص بهترین محصول منطبق برای سیستم‌های گرمایشی هستند که در گردش{0}آب نمک کلرید بالا، گرم کردن آب دریا، آبکاری آبکاری مایع ترشی و محیط‌های اسید ضعیف غیر اکسیدکننده اعمال می‌شوند. در طول مرحله طراحی طرح اولیه، مهندسان باید بررسی کنند که محیط فرآیند حاوی ترکیبات قلیایی یا فلورایدی قوی با غلظت بالا در دمای بالا نباشد. برای فرآیندهای قلیایی در دمای بالا، محیط‌های متناوب با دمای پایین-اسیدی- و واکنش‌های تصفیه اسید خالص در دمای فوق‌العاده-بالا-، لوله‌های گرمایش محصور شده با PFA یا اجزای گرمایش لعابی را می‌توان به عنوان راه‌حل‌های جایگزین استفاده کرد. تطبیق علمی ویژگی‌های ذاتی مواد با شرایط کاری فرآیند واقعی می‌تواند عملکرد طولانی‌مدت ایمن و پایدار تجهیزات گرمایشی را تضمین کند و هزینه کل سرمایه‌گذاری پروژه را به‌طور منطقی کنترل کند.