5% 황산 탱크에서 간헐적으로 건조{0}}(주당 10분)되는 티타늄 외장 히터의 경우 산화물이 쏟아지고 튜브가 과도하게 얇아지기 전에 최대 건조-현상이 몇 번 발생합니까?

80도의 5% 황산(H2SO4)에서 티타늄은 수동 산화물 코팅으로 보호됩니다. 때때로 건조-되어 액체 수위가 히터 아래로 떨어지면서 뜨거운 티타늄이 공기에 노출됩니다. 온도가 빠르게 증가하면(80도에서 200도 이상) 산화물 스케일과 금속 사이의 열팽창 차이가 발생하여 박리 현상이 발생합니다. 각 건조{10}} 이벤트는 얇은 산화물 층과 일부 비금속을 벗겨냅니다. 약 50번의 건조{13}}발생 후 누적 얇아짐은 ~0.1~0.2mm입니다. 200회 발생 후 1.2mm 벽을 뚫을 수 있습니다. 심각한 얇아짐 및 천공 이전에 발생할 수 있는 건조{20}} 이벤트의 최대 횟수는 각 건조 이벤트의 시간 길이와 산 농도의 함수입니다.

건조 중 산화물 박리 및 금속 손실 메커니즘-

80도에서 정상 작동 시 산화티타늄 스케일은 얇아(2~5nm) 보호됩니다. 액체 수위가 낮아지고 히터가 공기에 노출됨에 따라 표면 온도는 몇 분 안에 200~400도까지 올라갑니다. 산화물은 0.5-2m까지 빠르게 증가합니다. 산화물의 산소(= 7-8 x 10-6/도)와 티타늄 금속(= 8.6 x 10-6/도)의 열팽창 계수가 다르므로 냉각 시 산화물에 인장 응력이 발생합니다. 열충격으로 인해 다음 침수 중에 산화물이 부서지고 균열이 발생합니다. 각각의 박리 현상은 2~10μm의 산화물과 얇은 층(1~5μm)의 기본 금속을 제거합니다. 누적 얇아짐은 반복적인 이벤트의 결과입니다.

건조 현상에 따른 정량적 희석

2등급 티타늄의 누적 금속 손실은 80도, 10-분 건조- 이벤트에서 5% H2SO₄의 통제된 테스트를 통해 결정되었습니다. 0개의 건조- 이벤트(건조 없음)에서 벽 두께는 1.20mm이고 산화물은 손상되지 않았으며 금속 손실은 없습니다. 10번의 발생에서 총 금속 손실은 0.02-0.05mm이고 나머지 벽은 1.15-1.18mm이며 최소한의 파손이 감지되었습니다. 25번의 이벤트에서 손실은 0.05~0.10mm이고 남은 벽은 1.10~1.15mm이며 상당한 박리가 발생합니다. 50회 이벤트에서 0.10~0.20mm의 손실, 벽 두께가 1.00~1.10mm로 상당히 얇아짐. 100번의 이벤트에서 손실은 0.20–0.40mm이고 남은 벽은 0.80–1.00mm이며 심한 감육은 검사가 필요합니다. 200회 이벤트에서 손실은 0.40-0.80mm이고 남은 벽은 0.40-0.80mm이며 천공 위험이 높습니다. 500 발생률 손실 튜브 천공 1.00-2.00mm.

산 농도와 건조 기간이 금속 손실에 미치는 영향

건조{0}}당 금속 손실은 산 농도와 건조 기간에 따라 증가합니다.- 5% H2SO₄ 및 5분 건조-에서 이벤트당 금속 손실은 2~4μm이고 0.5mm 손실에는 125~250회의 이벤트가 필요합니다. 5% H 2 SO 4 및 10분 건조-에서 손실은 4-8μm/이벤트이고 60-125개의 이벤트로 인해 0.5mm 손실이 발생합니다. 손실은 30분 건조 기간 동안 5% H2SO4에서 8{43}}15um/이벤트이고 30~60개의 이벤트로 인해 0.5mm 손실이 발생합니다. 손실은 10% H2SO4에서 이벤트당 6-12μm이며 10분 건조. 0.5 mm 손실은 40-80 이벤트에서 발생합니다. 20% H 2 SO 4 및 10분 건조의 경우 손실은 이벤트당 10 - 20μm이고 25 - 50 이벤트는 0.5mm의 손실을 제공합니다.

Dry{0}}관리 및 수명 예측 가이드

다음 표는 박화 후 잔여 벽 두께에 따라 80도에서 5% H2SO₄의 2등급 티타늄 히터에 허용되는 건조{0}}이벤트의 최대 횟수를 나타냅니다.

건조{0}}횟수(각 10분)남은 벽 두께(mm) 누적 금속 손실(mm) 권장 조치 남은 서비스 수명 @ 0.05mm/년 부식<10 >1.15 <0.05 Normal operation >20년 10-25 1.10-1.15 0.05-0.10연간 검사 15~20년
25-50 1.00 - 1.10 0.10 - 0.20 10~15년 동안 분기별로 검사
50-100 0.80-1.00 0.20-0.40 2년 내 계획 교체 5~10년
100-200 0.40-0.80 0.40-0.80 즉시 교체<5 years >200 <0.40 >0.80 건조를 넘어서는 천공 실패 엔지니어링-아웃 이벤트 계산

티타늄의 품질은 박리 저항에 영향을 미칩니다. 7등급 산화물(팔라듐 안정화)은 접착력이 더 높아 이벤트당 금속 손실을 30~50% 낮춥니다. 12학년은 중간 수준의 개선을 제공합니다. 천공 발생 횟수는 벽 두께에 직접적으로 영향을 받습니다. 2.0mm 벽은 1.0mm 벽보다 두 배 많은 이벤트를 지원할 수 있습니다. 건조 상황을 방지하기 위해 히터 높이보다 20% 높으면 수위가 낮아지는 경고가 설정됩니다.{12}} 자동 리필 시스템으로 음료수 수준을 계속 채워줍니다. 건조{15}}를 피할 수 없는 경우, 액체 수위가 떨어지면서 온도 상승으로 인한 파열을 방지하기 위해 히터를 신속하게 꺼야 합니다.

교육받은 추측 만들기

건조가-때때로 불가피한 경우 80도에서 5% 황산을 사용하는 티타늄 외장 히터의 경우 히터를 교체하기 전에 건조{3}}발생 횟수를 50회로 제한하세요. 히터 높이보다 20% 높으면 낮은-수위 경보 장치를 설치하고 자동 보충 메커니즘을 설치하여 건조를 방지합니다.- 건조해지면{10}}1분 이내에 히터를 꺼서 열충격을 제한하세요. 건조 현상이 50회 이상 발생한 기존 히터의 경우 건조에 가장 많이 노출된 위치(일반적으로 상단 100mm)의 벽 두께를 초음파로 측정해야 합니다.{15}} 남은 벽이 1.0mm 미만인 경우 히터를 교체하십시오. 엔지니어는 황산 서비스에서 티타늄 히터가 과도하게 얇아지고 천공되는 것을 방지하기 위해 건조 발생의 양과 관리를 제한할 수 있습니다.-