Hoe verandert de periodieke onderdompelingsdiepte (30% versus . 70%) in een verticale hittestaaf van titanium die op 150 graden werkt in een fosforzuurslib de locatie van de maximale putdiepte?

In fosforzuurslib – een stroperig mengsel van fosforzuur (30-50%), neergeslagen gips (CaSO 4 .2H 2 O), silica en metaalsulfaten – ondergaan verticale titanium hittestaven niet-uniforme corrosie. Het wordt periodiek gevuld, geleegd en bezonken en het slibniveau is variabel. De positie van de maximale putdiepte wordt bepaald door twee tegenstrijdige factoren, namelijk de onderdompelingsdiepte, dat wil zeggen het deel van de staaflengte dat in slib is ondergedompeld. Bij een onderdompeling van 30% (meestal blootgesteld aan damp) domineren de zuurstofconcentratiecellen, en de maximale putdiepte bevindt zich op het grensvlak tussen slib en lucht (de meniscus). Bij een onderdompeling van 70% (voornamelijk ondergedompeld) is de accumulatie van slib het dominante proces en de maximale putdiepte treedt op bij de onderste punt waar bezonken materialen zich ophopen. Het begrijpen van deze verandering is van cruciaal belang voor het plannen van gerichte inspecties en onderhoud.

Het mechanisme van de putlocatie verandert naarmate de onderdompelingsdiepte verandert

Als de staaf gedeeltelijk is ondergedompeld (30%), bevindt de sliblijn zich dichtbij het bovenste deel van de staaf. De dunne film van slib op de meniscus verdampt, waardoor fosforzuur en fluoriden tot zeer hoge concentraties worden geconcentreerd. Differentiële beluchting zorgt ervoor dat het slib-luchtgrensvlak een zeer ernstige spleetomgeving vormt en putvorming begint na 200 tot 500 uur. Wanneer 70% van de staaf is ondergedompeld, bevindt de sliblijn zich dicht bij de bovenkant en heeft de onderkant van de staaf langdurig contact met bezonken gips- en metaalsulfaatdeeltjes. Aan de punt is onder{9}}afzettingscorrosie dominant, waardoor putten ontstaan ​​onder de zware sliblaag waar zuurstof afwezig is en chloriden of fluoriden zich concentreren. De corrosiesnelheid aan de punt wordt ook verhoogd door de galvanische werking tussen de ondergedompelde en dampzones.

Kwantitatieve putdiepteverdeling op verschillende onderdompelingsdieptes

Er zijn gecontroleerde tests uitgevoerd in fosforzuurslib (40% P2O5, 20% vaste stoffen, 1.500 ppm fluoride) bij 150 graden gedurende 1.000 uur, waarbij unieke putdiepteverdelingen werden aangetoond. Bij 30% onderdompeling (70% van de staaf in de dampzone) bedraagt ​​de maximale putdiepte 0,6-1,2 mm ter hoogte van de sliblijn (meniscus op 30% van de lengte vanaf de bodem). Er worden putjes van minder dan 0,1 mm waargenomen in de dampzone boven de meniscus en er worden putjes van 0,2-0,4 mm waargenomen op de onderste punt. Bij 50% onderdompeling (gelijke onderdompeling) wordt een bimodale verdeling waargenomen met putjes van 0,4-0,8 mm aan de sliblijn en de onderste punt. Voor 70% onderdompeling (30% in de dampzone) bevindt de hoogste putdiepte zich bij de onderste punt (0,8-1,5 mm), waarbij de sliblijn putten van 0,3-0,6 mm vertoont. Bij 100% onderdompeling (volledig ondergedompeld) zijn de putjes gelijkmatig verdeeld over de onderste helft met een diepte van 0,5–1,0 mm en verdwijnt het meniscuseffect volledig.

De locatie van de put wordt beïnvloed door de onderdompelingscyclus en de slibsamenstelling

De frequentie van de cycli en het vaste-stofgehalte van het slib beïnvloeden het gebied met maximale putvorming. De meniscus heeft putjes van 0,8-1,2 mm met een constante onderdompeling van 30% en 20% vaste slibdeeltjes met 1000 ppm fluoride. Onder dezelfde omstandigheden, met een constante onderdompeling van 70%, heeft de onderste punt putjes van 0,9–1,5 mm. Bij dagelijkse onderdompelingscycli tussen 30 en 70% worden de meniscus en de onderste punt op beide locaties zwaar aangetast (putdieptes van 1,2–2,0 mm). De onderste puntputten nemen toe tot 1,5-2,5 mm bij de hogere concentratie vaste stoffen (40%) bij constante onderdompeling (70%). Met minder vaste stoffen (10%) en een consistente onderdompeling van 30% worden de meniscusputten verkleind tot 0,3-0,6 mm, omdat zich minder slib verzamelt op het grensvlak. Het effect van de fluorideconcentratie op putjes is op alle plaatsen versnellend en heeft geen invloed op de locatie van de maximale putdiepte voor een bepaald onderdompelingspatroon.

Onderdompelingsdieptecontrole om de locatie van de put te controleren

De volgende tabel bevat richtlijnen voor het regelen van de onderdompelingsdiepte om de plaatsing van putten te regelen en de levensduur van de verwarmer in fosforzuurslib bij 150°C te verlengen.

Aanbevolen onderdompelingsdiepte Bedieningsstrategie Reden Levensverwachting (1,5 mm wand)
Vaste onderdompeling 100% (volledig ondergedompeld) Geen meniscusaantasting, corrosie gelijkmatig verdeeld 1-2 jaar
Vaste onderdompeling met 100 procent spuien van slib met verwijdering van slib aan de onderkantVermindert de bodempunt onder-afzettingscorrosie 2-3 jaar
Periodieke drainage voltooidNiet gedeeltelijk onderdompelenDrainage vormt meniscus. Minimaal 1 tot 2 jaar onder water houden
Bottom in vapor heater (omgekeerd)Niet aanbevolen Meniscus verschuift naar boven; vergelijkbare schade<1 year
Verwarming wekelijks 180 graden draaien Onderdompeling mogelijk Schade tussen meniscus en tip is 2-3 keer extensie
Techniek die verder gaat dan onderdompelingscontrole

Titaniumkwaliteit heeft een substantieel effect op de snelheid van de voortplanting van de put, maar niet op de plaats van maximale aanval. Graad 7 (palladium-gestabiliseerd) verbetert de voortplanting van putjes met 50-70% op de plaatsen van de meniscus en de onderste punten. Wanddikte geeft een corrosietoeslag; een muur van 2,5 mm met putjes van 1,0 mm per jaar op de slechtste plek zal 2,5 jaar overleven. Het slibniveau moet regelmatig worden gecontroleerd; een niveauregelaar om de onderdompeling te allen tijde vol te houden, elimineert de meniscus. Periodiek spuien van slib (regelmatige verwijdering van bezonken vaste stoffen van de bodem) minimaliseert corrosie onder de afzetting aan de punt. Als gedeeltelijke onderdompeling niet kan worden vermeden, wordt in de verwachte meniscuszone een PTFE-huls geïnstalleerd om het titanium te isoleren van de geconcentreerde slibfilm.

Een onderbouwde specificatie maken

Ontwerp een tank om te allen tijde een verticale titanium hittestaaf in fosforzuurslib op 150 graden en 100% onderdompeling te houden. Installeer een niveaucontrolesysteem met waarschuwing bij 90% onderdompeling en uitschakeling van de verwarming-bij 80% om blootstelling van de meniscus te voorkomen. Voor bestaande verwarmers die moeten functioneren met gedeeltelijke onderdompeling, specificeert u titanium van klasse 7 en een PTFE-krimphuls met een lengte van 100 mm op de voorspelde sliblijn. Tijdens de operatie moet de dikte van de staaf ter hoogte van de meniscuszone en de onderste punt elke drie maanden in kaart worden gebracht. Als de putdiepte op beide plaatsen groter is dan 0,5 mm, draait u de verwarmer 180 graden (indien symmetrisch) of vervangt u deze. Met de kennis van hoe de onderdompelingsdiepte de positie van de maximale putdiepte beïnvloedt, kan de ingenieur specifieke inspectie- en mitigatieprocedures toepassen op de verticale titaniumverwarmers in fosforzuurslib.