Hoe luchtbelstagnatiecorrosie op titanium verwarmingsbuizen in afgesloten gistingstanks kan worden geëlimineerd

# Document: Technisch artikelnr.. 68 ## Titel: Methoden voor het voorkomen van luchtbellenstagnatie en corrosie op titanium verwarmingsbuizen in afgesloten fermentatievaten. Bij verhitting zal opgeloste lucht zich scheiden in minuscule belletjes in fermentatiecontainers die volledig afgesloten zijn. Er wordt een gas-vloeistof-twee--fase stagnerende zone gevormd wanneer deze druppels zich gedurende langere tijd aan de buitenwand van titanium verwarmingsbuizen hechten. De continue vloeistoffilm die nodig is voor het zelf-herstel van de passieve film van titaniumdioxide wordt vernietigd door deze unieke micro-omgeving, die plaatselijke geconcentreerde putcorrosie veroorzaakt. Deze corrosie manifesteert zich vaak op de bovenste helft van het buislichaam en de bovenkant van geflensde verwarmingssamenstellen. Dit artikel biedt een uitgebreide analyse van het corrosiemechanisme van bellenstagnatie en biedt een uitgebreide reeks oplossingen voor structurele ontwerp- en werkingsaanpassingen om de gevaren van bellenretentie fundamenteel te elimineren. ## 1. Corrosiemechanisme voor stilstaande luchtbellen op titaniumoppervlakken 1. Onvolledige reparatie van passieve film is een gevolg van intermitterende zuurstoftoevoer. De opgeloste zuurstof in de vloeibare fase wordt geïsoleerd van het met de bel-bedekte gebied. De passieve TiO₂-film in kwestie kan niet worden aangevuld met zuurstof om krassen en dunner wordende plekken te genezen. De met vloeistof-bedekte buiswand is een zuurstof-rijke intacte kathode, terwijl het met bellen-bedekte gebied een zuurstof-deficiënte actieve anode wordt, wat resulteert in zelf-galvanische corrosie op dezelfde titaniumbuis. Cyclus na cyclus blijven corrosiespleten zich naar beneden uitbreiden.. 2. Verrijking van de concentratie opgeloste stoffen aan de randen van bellen De gas-vloeistofgrens van bellen is een plaats waar continue vloeistof verdampt. Als gevolg hiervan slaan organische zuren, chloriden en suikerstoffen neer en hopen zich op langs de belring, wat resulteert in de vorming van een sterk geconcentreerde microzone die zeer corrosief is. Deze microzone versnelt het gelokaliseerde matrixetsen.. 3. De passieve film ondervindt thermische spanningsbreuken die wisselen tussen droge en natte omstandigheden. De periodieke afwisseling van contact met droog gas en onderdompeling in vochtige vloeistof op het buisoppervlak wordt veroorzaakt door het uitzetten en samentrekken van bellen als reactie op temperatuurschommelingen. De dichte microscheuren worden gegenereerd door het herhaaldelijk uitoefenen van trek- en drukspanning op de broze passieve film, die op zijn beurt kanalen creëert voor de penetratie van corrosieve ionen. ## 2. Primaire factoren die bijdragen aan bellenstagnatie 1. De lay-out van de verwarmingsleidinginstallatie is onredelijk. Het meest ernstige scenario van ophoping van bellen betreft de horizontale installatie van lange titanium verwarmingsbuizen. Bellen stijgen op en hopen zich op in de bovenste boog van de buis, waardoor ze niet meer kunnen ontsnappen. Bellen die boven het geheel uitstijgen, worden ook opgevangen door buizen die te dicht bij de tanktop zijn geïnstalleerd.. 2. Onvoldoende mediumcirculatiestroomsnelheid De microbellen die door verwarming worden geproduceerd, kunnen niet worden verwijderd door statische of lage- vloeistofstroom. Het schurende effect op het buisoppervlak gaat verloren als de stroomsnelheid minder is dan 0,6 m/s.. 3. De vermogensdichtheid van het oppervlak is te hoog. Het vermogen van de vloeistofstroom om bellen te transporteren wordt aanzienlijk overschreden door de hoge warmtebelasting, die onmiddellijk een groot aantal kleine dampbellen genereert, wat resulteert in een cumulatieve bellendekking.. 4. Statische werking met lage-druk in een afgesloten vat. Bij gebrek aan continue beluchtingscirculatie kan opgelost gas niet uit de buis worden afgevoerd. systeem, en nieuwe bellen worden continu gescheiden tijdens het verwarmen.. 5. Blinde gebieden voor het opvangen van bellen worden gevormd door verzonken lasversterking en openingen tussen PTFE-steunen en buiswanden, die lokale dode zones zijn. In deze gebieden hopen kleine belletjes zich op en smelten ze samen tot grote, hardnekkige luchtzakken. ## 3. Optimalisatie van het structurele ontwerp om het vasthouden van bellen te voorkomen 1. Verbeter de helling van de verwarmingsleidinginstallatie. Titanium verwarmingsbuizen moeten worden geïnstalleerd met een opwaartse helling van 10 graden –15 graden vanaf het flensuiteinde naar het vrije uiteinde; horizontale plaatsing is verboden. Bellen stijgen op naar het vloeistofoppervlak van de tank om te worden afgevoerd door langs het hellende buisoppervlak naar het vrije uiteinde te glijden. De verticale buisindeling is de optimale keuze voor containers met een klein-volume, omdat hierdoor de ophoping van bellen vrijwel wordt geëlimineerd. 2. Vergroot de afstand tussen de tanktop en de buizenbundels. De verticale afstand tussen de bovenkant van de verwarmingsbuisgroep en het minimale niveau van de bedrijfsvloeistof mag niet minder zijn dan 300 mm, zodat er voldoende ruimte is om naar boven te ontsnappen.. 3. De las- en steuncontactoppervlakken zijn gepolijst tot een gladde afwerking. Slijp alle lasnaden tot een vloeiende boogovergang zonder uitstekende wapening; kies PTFE-steunen met een breed-oppervlakteboogvorm om concave openingen te voorkomen die luchtbellen opvangen. 4. Installeer stroomgeleidingsschotten rond de verwarmingsbuizen. Om een ​​spiraalvormige schuurvloeistofstroom rond de buizenwand te creëren, installeert u afleidingsplaten aan de stroomopwaartse zijde van de buizenbundel. Hierdoor worden de aangehechte microbellen continu verwijderd. ## 4. Gestandaardiseerde werkingscontrole om het genereren en vasthouden van bellen te minimaliseren 1. Regel een redelijke vermogensdichtheid aan het oppervlak Om de hoeveelheid verwarmde-microbellen te verminderen, wordt de vermogensdichtheid van afgesloten fermentatietanks met 20% verlaagd in vergelijking met open tanks, volgens de hoge-ontwerpnorm voor lage warmtebelasting. 2. Handhaaf een gemiddelde circulerende stroomsnelheid van minimaal 1,0 m/s. Activeer vóór het verwarmen de circulatiepomp om ervoor te zorgen dat er een stabiele vloeistofwassing ontstaat; het is belangrijk om een enkele statische verwarming zonder circulatie te vermijden. 3. Voortdurende lichte beluchting tijdens de teelt bij een constante temperatuur. De bevordering van de algehele vloeistofmenging, de afvoer van oververzadigd opgelost gas uit de tank en de vermindering van de neerslag van nieuwe bellen op de buiswand worden allemaal vergemakkelijkt door een kleine beluchting met perslucht.. 4. Werking van gradiënttemperatuurstijging Om de scheiding van ogenblikkelijke massabellen als gevolg van een plotselinge temperatuurstijging te voorkomen, wordt aanbevolen het verwarmingsproces uit te voeren met een snelheid van minder dan of gelijk aan 3 graden/min tijdens de opstartfase. 5. Consequent leeglopen van de tank tijdens onderhoud Om de verzadiging van opgelost gas in het medium te verminderen en het opgehoopte gas in het bovenste deel van de tank af te voeren, moet de uitlaatklep van de tank elke drie dagen gedurende 10-15 minuten worden geopend. ## 5. Inspectie en beoordelingstechniek voor corrosie van bellenstagnatie Gebruik na voltooiing van het legen van de tank een fel licht om het buisoppervlak te onderzoeken: - Typisch kenmerk: een donkergrijze putcorrosiezone in de vorm van een ring, verdeeld over de bovenste halve cirkel van horizontale buizen, in overeenstemming met de lange- termijn van de beldekking. - Elektrochemische potentiaaltest: het potentieel van het beldekkingsgebied is 80–120 mV lager dan de lagere vloeistofonderdompeling gebied van dezelfde buis, wat wijst op ernstige passieve filmschade.. - Ultrasone diktemeting: het verlies aan wanddikte aan de bovenste boog is aanzienlijk groter dan dat aan de onderkant van de buis.|Gevaarlijke bron van zeepbelstagnatie|Gerichte eliminatiemaatregel|Kerneffect|| ----|----|----|| Horizontale buisindeling met bubbels|Installeer buizen met een opwaartse helling van 10 graden –15 graden of verticale lay-out|Bubbels glijden en ontsnappen zonder langdurige hechting aan het oppervlak|Lage vloeistofstroom kan microbellen niet verwijderen|Handhaaf een circulatiestroom van 1,0 m/s of hoger en installeer stroomgeleidingsschotten.|Continu vloeistofschuren elimineert nieuw gegenereerde kleine belletjes.|Massabellenprecipitatie met hoge vermogensdichtheid.|Verminder de oppervlaktevermogensdichtheid met 20% voor afgedichte tanks.|Onderdruk onmiddellijke grootschalige bellenscheiding.|Statisch afgedichte tank, oververzadigd opgelost gas.|Continue microbeluchting + regelmatige tankuitlaat.|Verminder het opgeloste gasgehalte om de vorming van bellen te verminderen.|Las-/ondersteuningsspleet bubbel Gas-vloeistof tweefasige zuurstofarme microzones worden gevormd door stilstaande luchtbellen op titanium verwarmingsbuizen, wat resulteert in zelfgalvanische plaatselijke putcorrosie. Om de langdurige aanhechting van bellen aan de buiswand te voorkomen, omvat de fundamentele oplossing een hellende buisconstructie, circulerend schuren met hoge snelheid, een ontwerp met lage warmtebelasting en continue beluchting. De tijdige detectie van vroegtijdige defecten aan bellencorrosie en het voorkomen van lekkage door de wand van titanium verwarmingsbuizen kan worden bereikt door regelmatige visuele inspectie en eventuele tests tijdens onderhoud.