एक टाइटेनियम शीथ हीटर के लिए जो 5% सल्फ्यूरिक एसिड टैंक में कभी-कभी शुष्कता (प्रति सप्ताह 10 मिनट) का अनुभव करता है, ऑक्साइड फैलने और ट्यूब के अत्यधिक पतले होने से पहले शुष्कता की अधिकतम संख्या क्या है?

5% सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) में 80 डिग्री पर टाइटेनियम एक निष्क्रिय ऑक्साइड कोटिंग द्वारा संरक्षित होता है। कभी-कभी सूख जाता है, जब तरल स्तर हीटर से नीचे चला जाता है, जिससे गर्म टाइटेनियम हवा के संपर्क में आ जाता है। तापमान में त्वरित वृद्धि (80 डिग्री से > 200 डिग्री) ऑक्साइड स्केल और धातु के बीच थर्मल विस्तार में अंतर उत्पन्न करती है, जिसके परिणामस्वरूप धातु का विघटन होता है। प्रत्येक सूखी -घटना से एक पतली ऑक्साइड परत और कुछ आधार धातु निकल जाती है। लगभग 50 शुष्क घटनाओं के बाद संचयी पतलापन ~0.1-0.2 मिमी है। यह 200 घटनाओं के बाद 1.2 मिमी की दीवार में छेद कर सकता है। गंभीर पतलेपन और वेध से पहले होने वाली ड्राईआउट घटनाओं की अधिकतम संख्या प्रत्येक ड्राईआउट घटना की समयावधि और एसिड सांद्रता पर निर्भर करती है।

शुष्कन के दौरान ऑक्साइड फैलाव और धातु हानि तंत्र

80 डिग्री पर सामान्य ऑपरेशन के तहत, टाइटेनियम ऑक्साइड स्केल पतला (2-5 एनएम) और सुरक्षात्मक होता है। जैसे ही तरल स्तर घटता है और हीटर हवा के संपर्क में आता है, सतह का तापमान मिनटों में 200-400 डिग्री तक चढ़ जाता है। ऑक्साइड तेजी से 0.5-2 मम तक बढ़ जाता है। ऑक्साइड में ऑक्सीजन (= 7-8 x 10-6 / डिग्री) और टाइटेनियम धातु (= 8.6 x 10-6 / डिग्री) में अलग-अलग थर्मल विस्तार गुणांक होते हैं, जिससे ठंडा होने पर ऑक्साइड में तन्य तनाव पैदा होता है। थर्मल झटके के कारण अगले विसर्जन के दौरान ऑक्साइड फैल जाता है और टूट जाता है। प्रत्येक स्पैलिंग घटना ऑक्साइड के 2-10 µm और अंतर्निहित धातु की एक पतली परत (1-5 µm) को हटा देती है। संचयी पतलापन दोहराव वाली घटनाओं का परिणाम है।

शुष्कन घटनाओं के एक कार्य के रूप में मात्रात्मक पतलापन

ग्रेड 2 टाइटेनियम के लिए संचयी धातु हानि का निर्धारण 5% H₂SO₄ में 80 डिग्री पर 10{4}मिनट शुष्कन{7}आउट घटनाओं के साथ नियंत्रित परीक्षण द्वारा किया गया है। 0 ड्राई-आउट घटनाओं (कोई ड्राई-आउट नहीं) पर दीवार की मोटाई 1.20 मिमी है, ऑक्साइड बरकरार है और कोई धातु हानि नहीं है। 10 घटनाओं में कुल धातु हानि 0.02-0.05 मिमी है, शेष दीवार 1.15-1.18 मिमी है और न्यूनतम टूटना पाया गया है। 25 घटनाओं में नुकसान 0.05-0.10 मिमी है और शेष दीवार 1.10-1.15 मिमी है और काफी टूट-फूट होती है। 50 घटनाओं में 0.10-0.20 मिमी की हानि, दीवार की मोटाई 1.00-1.10 मिमी शेष रहने पर काफी पतली हो गई। 100 घटनाओं में, हानि 0.20-0.40 मिमी है, दीवार शेष 0.80-1.00 मिमी है, और गंभीर पतलेपन के निरीक्षण की आवश्यकता है। 200 घटनाओं में हानि 0.40-0.80 मिमी है, शेष दीवार 0.40-0.80 मिमी है, छिद्रण का जोखिम उच्च है . 500 घटनाएँ हानि ट्यूब छिद्रित 1.00-2.00 मिमी है।

धातु हानि पर एसिड सांद्रता और शुष्क अवधि का प्रभाव

प्रति शुष्क घटना में धातु की हानि अम्ल सांद्रता और शुष्कता की अवधि के साथ बढ़ती है। 5% H₂SO₄ और 5 मिनट ड्राईआउट पर, प्रति घटना धातु हानि 2-4 μm है, और 0.5 मिमी हानि के लिए 125-250 घटनाएं आवश्यक हैं। 5% एच 2 एसओ 4 पर 10 मिनट के ड्राईआउट के साथ, हानि 4{26}}8 µm/घटना है और 60{35}}125 घटनाओं के परिणामस्वरूप 0.5 मिमी की हानि होती है। 30 मिनट के ड्राई-आउट के साथ 5% H2SO4 में हानि 8 -15 um/घटना है और 30-60 घटनाओं के कारण 0.5 मिमी हानि होती है। 10% H2SO4 पर हानि 6-12 µm प्रति घटना है, 10 मिनट के ड्राई-आउट के साथ . 0.5 मिमी हानि 40-80 घटनाओं में होती है। 20% एच 2 एसओ 4 और 10 मिनट के शुष्क-आउट के साथ हानि प्रति घटना 10 - 20 µm है और 25 - 50 घटनाएं 0.5 मिमी की हानि देगी।

शुष्कता के लिए गाइड-बाहरी प्रबंधन और जीवन भविष्यवाणी

निम्न तालिका पतले होने के बाद अवशिष्ट दीवार की मोटाई के आधार पर 80 डिग्री पर 5% H₂SO₄ में ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटरों के लिए ड्राई आउट घटनाओं की अधिकतम अनुमेय संख्या देती है।

सूखी घटनाओं की संख्या -आउट इवेंट (10 मिनट प्रत्येक) शेष दीवार की मोटाई (मिमी) संचयी धातु हानि (मिमी) अनुशंसित कार्रवाई शेष सेवा जीवन @ 0.05 मिमी/वर्ष संक्षारण<10 >1.15 <0.05 Normal operation >20 वर्ष 10-25 1.10-1.15 0.05-0.10वार्षिक निरीक्षण 15 से 20 वर्ष
25-50 1.00 - 1.10 0.10 - 0.20 त्रैमासिक 10-15 वर्षों का निरीक्षण करें
50-100 0.80-1.00 0.20-0.40 2 वर्ष 5-10 वर्ष के भीतर प्रतिस्थापन की योजना बनाएं
100-200 0.40-0.80 0.40-0.80 तुरंत बदलें<5 years >200 <0.40 >0.80 छिद्रित विफल इंजीनियरिंग ड्राई से परे -आउट इवेंट काउंटिंग

टाइटेनियम की गुणवत्ता स्पैलिंग प्रतिरोध पर प्रभाव डालती है। ग्रेड 7 (पैलेडियम स्थिर) पर ऑक्साइड अधिक सुसंगत है, जिससे प्रति घटना धातु हानि 30 से 50 प्रतिशत कम हो जाती है। ग्रेड 12 मध्यम सुधार प्रदान करता है। वेध की घटनाओं की संख्या सीधे दीवार की मोटाई पर निर्भर करती है। 2.0 मिमी की दीवार 1.0 मिमी की दीवार की तुलना में दोगुनी घटनाओं का समर्थन कर सकती है। शुष्क स्थितियों को रोकने के लिए हीटर की ऊंचाई से 20% ऊपर निम्न स्तर का अलर्ट स्थापित किया गया है। एक ऑटो रीफिल सिस्टम पेय स्तर को शीर्ष पर रखता है। यदि ड्राईआउट को टाला नहीं जा सकता है, तो हीटर को तुरंत बंद कर देना चाहिए क्योंकि तरल स्तर गिरने से तापमान में वृद्धि से बचा जा सकता है जो टूटने का कारण बनता है।

एक शिक्षित अटकलें बनाना

80 डिग्री पर 5% सल्फ्यूरिक एसिड में टाइटेनियम शीथ हीटर के लिए जहां कभी-कभी ड्राई आउट अपरिहार्य होता है, हीटर को बदलने से पहले ड्राई आउट की संख्या 50 तक सीमित करें। हीटर की ऊंचाई से 20% अधिक पर एक निम्न स्तर का अलार्म और ड्राई आउट से बचने के लिए एक स्वचालित पुनःपूर्ति तंत्र स्थापित करें। यदि ड्राई आउट विकसित हो जाए, तो थर्मल शॉक को सीमित करने के लिए 1 मिनट के भीतर हीटर बंद कर दें। मौजूदा हीटर जिनमें 50 से अधिक बार ड्राई आउट हो चुके हैं, उन्हें ड्राई आउट के सबसे अधिक संपर्क वाले स्थान (आमतौर पर शीर्ष 100 मिमी) पर दीवार की मोटाई के लिए अल्ट्रासोनिक रूप से मापा जाना चाहिए। यदि शेष दीवार 1.0 मिमी से कम है तो हीटर बदलें। सल्फ्यूरिक एसिड सेवा में टाइटेनियम हीटरों के अत्यधिक पतलेपन और छिद्रण से बचने के लिए इंजीनियर शुष्कता की मात्रा और प्रबंधन को सीमित कर सकता है।