Katera površinska obdelava podaljša njeno življenjsko dobo na več kot 3 leta, če se za ponovno segrevanje kondenzacijskega vlažnega zraka, ki vsebuje sledove žveplove kisline, uporablja elektrotermična cev iz titana?

Osnovni kompromis-pri zasnovi titanovega grelnika za FGD pralnik
Recirkulacijska gošča, ki vsebuje kalcijev sulfit, elektrofiltrski pepel in kloride, koncentrirane iz vstopnega premoga, se uporablja za delovanje pralnikov za razžveplanje dimnih plinov (FGD) pri temperaturah med 60 in 80 stopinjami. FGD pralniki imajo pogosto koncentracije klorida v razponu od 20.000 do 50.000 ppm. To zagotavlja zelo agresivno korozijsko okolje na katerem koli spoju s tesnilom, kjer grelna cev iz titana predre steno pralnika ali je podprta z nosilci. Inženirji na splošno domnevajo, da debelejši titanov plašč zagotavlja enakovredno zaščito pred korozijo v razpokah. Toda napake na terenu govorijo nasprotno. Veliko 2,0 mm stenskih cevi se zlomi na tesnilnih špranjah v 18 mesecih, medtem ko 1,2 mm cevi z dobrim dizajnom zdržijo več kot 5 let. Razlog za to je mogoče pojasniti z osnovnim mehanizmom režne korozije; geometrija, difuzija kisika in sposobnost vzdrževanja stabilne pasivne prevleke; značilnosti, ki se z debelino stene ne izboljšajo takoj in se lahko celo poslabšajo.

Vpliv na mehansko celovitost: Mehanizem korozije v razpokah
Chlorides generate crevice corrosion which happens when oxygen transport into the crevice interior is hindered by a small gap (often 0.1 to 0.5 mm) between the titanium sheath and a gasket or support bracket. The crevice oxygen concentration lowers quickly and the outer surface stays well oxygenated. This difference in aeration cell causes active corrosion of the interior. This lowers the pH from neutral to 2-3 by hydrolysis of titanium chloride. The wall thickness is not the crucial characteristic for the gap geometry which controls the beginning of crevice corrosion. A broader gap (>0,5 mm) omogoča vstop dovolj kisika za repasivacijo titana, medtem ko tesnejša reža (<0.05 mm) completely precludes oxygen and results in fast attack. The thickness of the titanium tube wall does not influence the oxygen diffusion pathway in the fissure, only the size of the crevice matter. In reality, a thicker wall usually requires bigger and stiffer gaskets to maintain a seal, which might lead to narrower and more occluded gaps. Finite element modeling of the crevice geometry indicates that a 2.0 mm Ti tube produces a 30% narrower crevice width than a 1.2 mm tube for a given gasket compression force because of the reduced deformation of the thicker material under clamping pressure that closes the microscopic gaps through which some oxygen can ingress.

Vpliv na toplotno učinkovitost Temperatura kot katalizator
Kinetiko špranjske korozije neposredno izboljša toplotni gradient čez titanov plašč. Pri enaki gostoti moči je temperatura zunanje površine višja pri debelejši steni zaradi večjega prevodnega upora. Na primer, 2,0-milimetrska stena pri 3 W/cm2, 80-stopinjska čistilna mešanica bo imela zunanjo površinsko temperaturo okoli 102 stopinje, medtem ko bo 1,2-milimetrska stena v isti mešanici imela zunanjo površinsko temperaturo približno 93 stopinj. Hitrosti režne korozije sledijo Arrheniusovemu razmerju in se približno podvojijo za vsak dvig temperature za 9 stopinj. Torej lahko debelejša stena, ki je bolj vroča, dejansko preide hitreje, tudi če ima več materiala, ki ga lahko prežge. Eksperimentalni podatki iz simulantov pralnika FGD (50.000 ppm Cl⁻, pH 4,5, 80 stopinj v razsutem stanju) kažejo, da 1,2-milimetrska titanova cev z dobro-zasnovano režo 0,25 mm preživi 6 let, medtem ko 2,0-milimetrska cev s tesno režo 0,08 mm na istem tesnilu odpove s perforacijo v 14 mesecih-debelejša stena odpove skoraj petkrat hitreje.

Trade{0}}off Synthesis: vodnik za načrtovanje za nadzor tesnilnih rež
Naslednja matrika je zasnovana kot pomoč pri izbiri debeline stene titanove cevi in ​​zasnove tesnila za grelnike pralnikov FGD in temelji na terenskih podatkih iz več kot 50 delujočih elektrarn na premog-.

Vrsta tesnila in geometrija reže Priporočena debelina stene titana Pričakovana korozija reže Življenjska doba jedra Inženirska osnova
Tesnilo ovojnice iz PTFE z jedrom iz elastomera (širina reže 0,3-0,5 mm, stisljivo) 1,2 mm – 1,5 mm 6 – 8 let Široka razpoka prepušča kisik za repasivacijo titana. Tanjša stena deluje hladnejše, kar zmanjšuje kinetiko korozije.
Ploščato PTFE tesnilo, širina reže 0,1 do 0,2 mm, ne-stisljivo 1,5 mm – 1,8 mm 3 – 4 leta Reža je rahlo tesna, kar omejuje vstop kisika. Debelejša stena prispeva k koroziji, vendar bolj vroča površina pospeši napad. Sprejemljiva storitev zmerne stopnje resnosti.
Tesnilo iz stisnjenih vlaken-ojačeno s kovino (širina reže<0,1 mm)Not recommended (any thickness) < 18 months Too tight for oxygen penetration. Thicker walls break faster owing to higher temperature Increase thickness of wall, change gasket design.
Spoj cevi, varjen ali razširjen (brez tesnila, brez špranje)1,0 mm 1,2 mm > 10 letEdina popolna rešitev je odstranitev špranje. Stena mora biti dovolj debela, da prenese pritisk.
Inženiring onstran zidu: odprava razpok kot glavna strategija
Pri grelnikih čistilnikov FGD je najboljši način, da se izognete koroziji, ki jo- povzroča klorid, odstranitev špranje, ne pa povečanje debeline stene. Z varjenjem titanove cevi neposredno na prirobnico iz titana ali razširjanjem konca cevi, da se zagotovi kovinsko - do - kovinsko tesnilo brez tesnil, se celica za koncentracijo kisika, ki spodbuja korozijo, odstrani. Pri aplikacijah za naknadno vgradnjo, kjer varjenje ni izvedljivo, je optimalni kompromis zasnova s ​​široko režo z oblikovanim PTFE tesnilom z namensko zračnostjo 0,4-0,5 mm skupaj z 1,2 mm steno iz titana. Potrebna je rutinska ocena sile stiskanja tesnila, saj pretirano zategovanje prirobnice zmanjša širino reže in povzroči hiter napad, ne glede na debelino stene.

Zaključki: korozija v špranjah: Ni varnosti glede na debelino
Na grelniku čistilnika FGD s titanovimi cevmi debelejša stena ne zagotavlja vedno vrhunske zaščite pred kloridno povzročeno korozijo v špranjah tesnil. Glavni determinanti sta oblika (širina in dostop kisika) razpoke in površinska temperatura. Debela stena (2,0 mm) in tesno tesnilo ustvarita ozko, ogrevano špranjo, ki pospeši korozijo do te mere, da se dodaten material porabi hitreje kot tanka stena v dobro zgrajeni reži. Najboljša zasnova je titanov plašč debeline 1,2–1,5 mm in stisljivo tesnilo, ki ohranja širino reže 0,3–0,5 mm ali idealno zvarjen spoj, ki odstrani razpoko. Pri naročanju čistilnih grelnikov FGD so najpomembnejši podatki ocenjena koncentracija klorida (ppm) ter vrsta tesnila in specifikacija stiskanja. Ne debelejša stena kot varnostni blažilnik.