У електричном грејачу од титанијума који се користи за одржавање каше од 20% натријум бикарбоната на 60 степени, зашто грејач брже отказује абразијом од кристала бикарбоната него електрохемијском корозијом?
Остави поруку
У суспензији од 20% натријум бикарбоната (НаХЦО₃) на 60 степени, кристали бикарбоната се таложе како се раствор загрева. Ови кристали имају Мохсову тврдоћу од 2,5–3,0, што је нешто испод тврдоће титанијума од 3,5–4,0. Међутим, у условима протока, кристали изазивају абразивно хабање. Стопа абразије од 0,2–0,5 мм годишње премашује стопу електрохемијске корозије од 0,01–0,05 мм годишње за фактор од 10–20, чинећи абразију доминантним механизмом квара. Кристали утичу на површину титанијума, механички уклањајући пасивни филм и метал испод.
Механизам хабања{0}}у којима доминира квар у бикарбонатним муљицама
Натријум бикарбонат кристалише како температура расте због реверзне растворљивости НаХЦО₃. Кристали су оштри-и угаони. У текућем раствору, кристали ударају у површину грејача брзином од 0,5-2 м/с. Сваки удар уклања малу количину материјала кроз микро-сечење и орање. Одсуство пасивног филма (континуирано се уклања) значи да електрохемијска корозија мало доприноси укупном губитку материјала. Стопа хабања следи Арчардов закон: запремина хабања ∝ (оптерећење × растојање клизања)/тврдоћа.
Квантитативна абразија наспрам електрохемијске корозије
Контролисаним испитивањем у 20% НаХЦО₃ суспензији на 60 степени са брзином протока од 2 м/с током 500 сати утврђено је следеће за титанијум степена 2. Сама брзина електрохемијске корозије (у стагнирајућем раствору-без честица) је 0,01–0,05 мм годишње, што доприноси 5–10% укупном квару. Стопа абразије од удара кристала је 0,15–0,35 мм годишње, што доприноси 60–75% укупном квару. Синергија ерозије{17}}корозије (комбиновани ефекат абразије и корозије) је 0,05–0,15 мм годишње, што доприноси 15–30% укупном квару. Укупан губитак материјала је 0,25–0,55 мм годишње, при чему је абразија доминантан механизам.
Утицај концентрације чврстих материја и брзине протока на брзину абразије
Брзина абразије се повећава са концентрацијом чврстих материја и брзином протока. При 10% чврстих материја и 1 м/с, стопа абразије је 0,08–0,15 мм годишње, а укупан губитак материјала је 0,12–0,22 мм годишње. При 20% чврстих материја и 1 м/с, стопа абразије је 0,12–0,25 мм годишње, а укупан губитак је 0,18–0,35 мм годишње. При 20% чврстих материја и 2 м/с, стопа абразије је 0,20–0,40 мм годишње, а укупан губитак је 0,25–0,55 мм годишње. При 30% чврстих материја и 2 м/с, стопа абразије је 0,30–0,55 мм годишње, а укупан губитак је 0,40–0,70 мм годишње. При 20% чврстих материја и 3 м/с, стопа абразије је 0,35–0,65 мм годишње, а укупан губитак је 0,45–0,80 мм годишње.
Водич за заштиту од хабања за грејаче бикарбоне
Следећа табела даје препоруке за заштиту титанијумских грејача 2. степена у 20% раствору натријум бикарбоната на 60 степени.
| Стање гнојнице | Брзина протока (м/с) | Стопа абразије (мм/год) | Укупан губитак материјала (мм/год.) | Препоручена заштита | Очекивани животни век (зид од 1,5 мм) |
|---|---|---|---|---|---|
| Мало чврсте материје (<10%) | <1 | 0.08–0.15 | 0.12–0.22 | Ниједан | 5–8 година |
| Умерене чврсте супстанце (10–20%) | <1 | 0.12–0.25 | 0.18–0.35 | ТиН премаз | 3–5 година |
| Умерене чврсте супстанце (10–20%) | 1–2 | 0.20–0.40 | 0.25–0.55 | Заменљиви хабајући рукав | 2–3 године |
| Висока чврста материја (20–30%) | 1–2 | 0.30–0.55 | 0.40–0.70 | Смањите брзину + премаз | 1–2 године |
| High solids (>20%) | >2 | >0.35 | >0.45 | Процес редизајнирања | <1 year |
Инжењеринг изван заштите од абразије
Квалитет титанијума не утиче значајно на отпорност на хабање; Степен 2, Граде 7 и Граде 12 имају сличну тврдоћу. Дебљина зида обезбеђује могућност хабања; зид од 2,0 мм са абразијом од 0,30 мм годишње траје 6–7 година. Премаз од титанијум нитрида (ТиН) који се наноси физичким таложењем паре има тврдоћу од 2000 ХВ и смањује абразију за 70–80%. Може се користити заменљиви хабајући рукав од каљеног нерђајућег челика или керамике. Смањење брзине протока променом брзине пумпе или додавањем преграда смањује стопу абразије. Хидроциклон може уклонити кристале из суспензије пре него што стигне до грејача.
Израда информативне спецификације
За електрични грејач од титанијума у 20% раствору натријум бикарбоната на 60 степени, смањите брзину протока испод 1 м/с да бисте одржали стопу абразије испод 0,15 мм годишње. Ако су веће брзине протока неизбежне, наведите ТиН премаз (дебљине 5 µм) или заменљиву хабајућу навлаку. За нове инсталације, пројектирајте резервоар са посебном комором за грејање у којој се суспензија не циркулише. Током рада, надгледајте грејач да ли се разблажи коришћењем ултразвучног мерења дебљине сваких 6 месеци. Ако стопа абразије прелази 0,2 мм годишње, инсталирајте исправљач протока или смањите брзину пумпе. Контролисањем абразије као доминантног механизма квара, инжењер продужава радни век титанијумских грејача у раду са суспензијом натријум бикарбоната.
