Која практична метода може предвидети преостали радни век цеви за електрични грејач од титанијума након излагања влажном гасу хлора на 60 степени?

Влажни хлорни гас на 60 степени. један је од најзахтевнијих услова за металну опрему за грејање; Хлор (Цл 2 ), водена пара (обично 0,5-2%) и повећање температуре се комбинују на површини метала да би се формирала хлороводонична киселина (ХЦл) и хипохлорна киселина (ХОЦл). Титанијум је нормално отпоран на суви хлор, али га брзо напада суви хлор у присуству влаге преко 0,1% услед распадања пасивног слоја. Оно што је потребно је реалистичан приступ предвиђања који се може применити на терену како би се утврдило да ли је цев од титанијумског електричног грејача, која је била изложена влажном хлору, безбедна за сталну употребу или се мора одмах заменити. Традиционалне методе инспекције (ултразвучна дебљина, радиографија) нису у стању да открију рано оштећење јер деградација почиње производњом подземног хидрида или локализованим рупама пре него што дође до видљивог губитка зида.

Механизам деградације сервиса влажног хлора

У року од неколико минута, влажни хлор у контакту са титанијумском грејном цевчицом на 60 степени покреће низ реакција. Хлор хидролизује до ХЦл и ХОЦл, смањујући локални пХ на 2-3 . У киселој средини, заштитни ТиО2 премаз се раствара и голи титанијум је изложен. Паралелно, атомски водоник створен током корозије дифундује у титанијумску решетку. Титан испољава висок афинитет према водонику и формира крхке плочице титанијум-хидрида (ТиХ 2 ) дуж граница зрна и контаката алфа летве. Ова хидридна фаза има око 17% већу запремину од почетног титанијума, што изазива унутрашње напетости које изазивају микро-пукотине. Кртост хидридом резултира малим губитком дебљине зида до катастрофалног лома, у поређењу са обичном корозијом или питтингом. Теренске студије из хлор{12}}алкалних постројења откривају да титанијумски грејачи изложени влажном хлору показују мерљиву апсорпцију водоника у року од 50 сати од контакта, али без промене у дебљини зида у првих 500 сати.

Четири практичне методе предвиђања на основу{0}}применљивих мерења на терену

Златни стандард је још увек лабораторијска анализа водоника (ЛЕЦО фузија), али за то је потребно деструктивно узорковање. Четири практичне методологије су потврђене стварним подацима о кваровима за-предвиђање преосталог животног века услуге на лицу места:

Ултразвучно мерење брзине; локално повећање модула еластичности титанијума услед производње хидрида. Конвенционални мерач дебљине се може користити у режиму брзине за мерење брзине уздужног таласа кроз зид цеви и идентификацију концентрације хидрида изнад 300 ппм. Повећање брзине од 1,5% у односу на основну линију (6.100 м/с за неекспонирани титанијум 2. у односу на . 6, 190 м/с за хидридни материјал) показује да је потрошено приближно 40% преосталог животног века.

Процена површинске тврдоће (преносиви Лееб или УЦИ метод) Титанијум хидрид је много тврђи од основног метала (350 ХВ у поређењу са 180 ХВ за Граде 2). Мапа оштећења је резултат 5-10 мерења тврдоће дуж дужине цеви. Садржај хидрида већи од 500 ппм одговара тврдоћи већој од 240 ХВ и животној потрошњи од 60-70%.

Тест обрнутог савијања малог купона (деструктиван, али практичан за резервне делове цеви): Савијте сегмент прстена ширине 5 мм за 90 степени око трна једнаког двоструком пречнику цеви. Неекспонирани титанијум ће се савити без пуцања. Материјал са садржајем хидрида од 800 ппм или више ће се ломити са видљивим пукотинама. Овај приступ даје тачку одлуке да/не.

Electrochemical hydrogen probe (applied on the surface of the tube): A portable solid-state probe monitors the hydrogen activity at the metal surface. Readings >10-6 атм одговара унутрашњим концентрацијама водоника изнад границе растворљивости (~200 ппм за степен 2 на 60 степени). Ова недеструктивна процедура захтева површинско чишћење, али даје брзе ефекте.

Модел предвиђања радног века заснованог на мерењу{0}}

Следећа табела садржи матрицу практичног избора за цеви од титанијума за грејање у влажном хлору на 60 степени на основу параметара мерљивих на терену.

Резултат мерења и индикатор оштећења Процењени преостали радни век Препоручена радња и образложење
Брзина ултразвука нормална (+/- 0.2%), тврдоћа < 210 ХВ, без пукотина на тесту савијања 80 до 100% оригиналног преосталог века трајања. Наставити сервис. Спроведите месечну поновну{6}}инспекцију. Елиминисана провера влажног извора хлора.
Повећање брзине 0,5-1,0% Тврдоћа 210-230 ХВ Тест савијања Положено 50-70% преосталих (око 500-1000 сати на 60 степени) Надгледајте сваке две недеље. Закажите замену у року од 3 месеца. Смањите стопу производње водоника смањењем густине снаге грејача за 30%
Повећање брзине 1,0-1,8%, повећање тврдоће 230-260 ХВ, тест савијања показује микро-пукотине на страни затезања Преостало 20-40% (око 150-300 сати) Закажите замену одмах (у року од 2 недеље). Само за хитну помоћ, смањите радну температуру на максимално 50 степени.
Velocity >1.8% increase, hardness >260 ХВ, тест савијања паузе у потпуности Преостало је мање од 50 сати Одмах искључите из употребе. Концентрација хидрида већа од граничног нивоа (око 1500 ппм). Предстојећи катастрофални неуспех.
Инжењеринг метода изван предвиђања

Ове методе предвиђања претпостављају да је излагање влажном хлору завршено. Даље излагање грејача влажном хлору доводи до експоненцијалног убрзања деградације и процене преосталог века трајања су неважеће у року од неколико дана. Само мерење дебљине зида није довољно јер цев може изгубити мање од 0,1 мм зида и још увек садржи довољно хидрида да изазове катастрофални лом. И увек урадите тестирање тврдоће или ултразвучно мерење брзине поред провере дебљине када проверавате грејач од титанијума након излагања влажном хлору. За грејаче који су прошли неколико циклуса мокрог-сушења (хлор након чега следи рад на суво), оштећење од хидрида се акумулира и не отклања се накнадним сувим сервисом. Титанијум 7 степена (садржи паладијум) има далеко побољшану отпорност на влажно хидратизовање хлора од степена 2, са очекиваним животним веком од око 4 до 5 пута дужим под истим условима.

Евалуација са знањем

Ако је цев електричног грејача од титанијума била изложена влажном гасовитом хлору на 60 степени, немојте се ослањати само на визуелну инспекцију или једноставно мерење дебљине. Купите преносиви ултразвучни мерач дебљине који може да мери брзину и калибрисани тестер тврдоће. За епрувете без базних мерења, упоредите очитавања са онима добијеним од неекспонираног комада исте серије или са објављеним референтним вредностима за одређену врсту титанијума. Ако се потврди излагање водонику, користите оквир изнад да бисте успоставили програм инспекције заснован на ризику{4}}. У критичним применама где је присуство водене паре у струји гаса вероватно, наведите титанијум степена 7 и инсталирајте сензор влаге са алармом на 0,05% водене паре. Овај приступ одабиру материјала и праћењу трансформише механизам несталног квара хидридне кртости у предвидљив и следљив процес деградације.