در یک میله حرارتی تیتانیوم عمودی که در 150 درجه در لجن اسید فسفریک کار می کند، چگونه عمق غوطه وری دوره ای (30% در مقابل{2}}%) محل حداکثر عمق گودال را تغییر می دهد؟

در لجن اسید فسفریک - مخلوط چسبناکی از اسید فسفریک (30-50%)، گچ رسوب‌شده (CaSO 4 .2H2O)، سیلیس و سولفات‌های فلزی - میله‌های حرارتی تیتانیوم عمودی دچار خوردگی غیریکنواخت می‌شوند. بطور دوره ای پر , زهکشی و ته نشین می شود و سطح لجن متغیر است . موقعیت حداکثر عمق گودال توسط دو عامل متضاد، یعنی عمق غوطه وری، یعنی نسبت طول میله غوطه ور در لجن تعیین می شود. در 30% غوطه ور شدن (بیشتر در معرض بخار) سلول های غلظت اکسیژن غالب هستند و حداکثر عمق گودال در فصل مشترک لجن-هوا (منیسک) است. در غوطه وری 70 درصد (عمدتاً غوطه ور)، انباشت لجن فرآیند غالب است و حداکثر عمق گودال در نوک پایین جایی که مواد ته نشین شده تجمع می یابند، رخ می دهد. درک این تغییر برای برنامه ریزی بازرسی و نگهداری هدفمند بسیار مهم است.

مکانیسم تغییر مکان گودال با تغییر عمق غوطه وری

اگر میله تا حدی غوطه ور باشد (30%)، خط لجن به قسمت بالایی میله نزدیک است. لایه نازک لجن روی منیسک تبخیر می شود و اسید فسفریک و فلوریدها را تا سطوح بسیار بالایی متمرکز می کند. هوادهی دیفرانسیل باعث می شود که رابط هوای لجن{3}}به یک محیط شکاف بسیار شدید تبدیل شود و حفره شدن از 200 تا 500 ساعت شروع می شود. با غوطه ور شدن 70 درصد میله، خط لجن به بالا نزدیک است و پایین میله با ذرات ته نشین شده گچ و سولفات فلز تماس گسترده ای دارد. در نوک، خوردگی زیر رسوبی غالب است و حفره هایی در زیر لایه لجن سنگین ایجاد می کند که در آن اکسیژن وجود ندارد و کلریدها یا فلوریدها متمرکز می شوند. نرخ خوردگی در نوک نیز با عمل گالوانیکی بین مناطق مستغرق و بخار افزایش می یابد.

توزیع کمی عمق گودال در اعماق مختلف غرق

آزمایش کنترل شده در لجن اسید فسفریک (40٪ P2O5، 20٪ مواد جامد، 1500 ppm فلوراید) در 150 درجه در طول 1000 ساعت انجام شده است، که توزیع عمق گودال منحصر به فردی را نشان می دهد. در 30 درصد غوطه ور شدن (70 درصد میله در ناحیه بخار)، حداکثر عمق گودال 0.6-1.2 میلی متر در خط لجن است (منیسک در 30 درصد طول از پایین). حفره های کمتر از 0.1 میلی متر در ناحیه بخار بالای منیسک و 0.2-0.4 میلی متر در نوک پایین مشاهده می شوند. در غوطه وری 50 درصد (غوطه وری برابر) یک توزیع دووجهی با حفره های 0.4-0.8 میلی متر در خط لجن و نوک پایین مشاهده می شود. برای 70٪ غوطه ور شدن (30٪ در منطقه بخار)، بالاترین عمق گودال در نوک پایین (0.8-1.5 میلی متر) است و خط لجن گودال های 0.3-0.6 میلی متر را نشان می دهد. در 100٪ غوطه ور شدن (کاملاً غوطه ور)، گودال ها به طور مساوی در نیمه پایینی با عمق 0.5 تا 1.0 میلی متر توزیع می شوند و اثر منیسک به طور کامل ناپدید می شود.

محل گودال تحت تأثیر دوچرخه سواری غوطه ور و ترکیب لجن

فرکانس چرخش و محتوای جامد لجن بر منطقه حداکثر حفره تاثیر می گذارد. منیسک دارای حفره هایی به ابعاد 0.8-1.2 میلی متر با 30 درصد غوطه ور شدن ثابت و 20 درصد لجن جامد با 1000 ppm فلوراید است. در شرایط یکسان، با غوطه ور شدن ثابت 70 درصد، نوک پایین دارای حفره هایی 0.9-1.5 میلی متر است. در سیکل های غوطه وری روزانه بین 30 تا 70 درصد، منیسک و نوک پایین به شدت مورد حمله قرار می گیرند (عمق گودال 1.2-2.0 میلی متر) در هر دو مکان. حفره های نوک پایین در غلظت جامدات بالاتر (40٪) با غوطه ور شدن ثابت (70٪) به 1.5-2.5 میلی متر افزایش می یابد. با مواد جامد کمتر (10%) و غوطه ور شدن مداوم 30%، حفره های منیسک به 0.3-0.6 میلی متر کاهش می یابد زیرا لجن کمتری در سطح مشترک جمع می شود. اثر غلظت فلوراید بر حفره‌ها در همه مکان‌ها شتاب‌دهنده است و بر محل حداکثر عمق حفره‌ای برای الگوی خاصی از غوطه‌ور شدن تأثیری ندارد.

کنترل عمق غوطه وری برای کنترل مکان گودال

جدول زیر حاوی دستورالعمل هایی برای تنظیم عمق غوطه وری برای تنظیم قرار دادن گودال ها و افزایش عمر بخاری در لجن اسید فسفریک در دمای 150 درجه سانتی گراد است.

استراتژی عملیات عمق غوطه وری توصیه شده RationaleService امید به عمر (1.5 میلی متر دیوار)
غوطه وری ثابت 100% (کاملاً غوطه ور) بدون حمله منیسک، خوردگی به طور یکنواخت 1-2 سال توزیع می شود
غوطه ور شدن ثابت با دمیدن 100 درصد لجن با برداشتن لجن از پایین کاهش نوک پایین زیر-خوردگی رسوب 2-3 سال
تخلیه دوره ای کامل شد تا حدی غوطه ور نشود زهکشی منیسک را تشکیل می دهد. حداقل 1 تا 2 سال در زیر آب نگه دارید
بخاری بخار در پایین (معکوس) توصیه نمی شود مینیسک به بالا منتقل شود. آسیب قابل مقایسه<1 year
بخاری چرخشی هفتگی 180 درجه غوطه ور شدن هر گونه آسیب بین منیسک و نوک 2 تا 3 برابر افزایش می یابد
مهندسی فراتر از کنترل غوطه وری

عیار تیتانیوم تأثیر قابل توجهی بر سرعت انتشار گودال دارد اما در محل حداکثر حمله تأثیری ندارد. درجه 7 (پالادیوم-تثبیت شده) انتشار گودال را 50{10}}70% در محل‌های مینیسک و نوک پایین افزایش می‌دهد. ضخامت دیواره اجازه خوردگی می دهد. یک دیوار 2.5 میلی متری با 1.0 میلی متر در سال سوراخ شدن در بدترین نقطه 2.5 سال زنده می ماند. سطح لجن باید به طور منظم کنترل شود. یک کنترل کننده سطح برای کامل نگه داشتن غوطه وری در هر زمان، منیسک را از بین می برد. دمیدن دوره ای لجن (حذف مواد جامد ته نشین شده از پایین به طور منظم) خوردگی زیر رسوب در نوک را به حداقل می رساند. اگر نمی توان از غرق شدن جزئی جلوگیری کرد، یک غلاف PTFE در ناحیه منیسک مورد انتظار برای جداسازی تیتانیوم از فیلم لجن غلیظ نصب می شود.

ساخت مشخصات آموزشی

یک مخزن طراحی کنید تا یک میله حرارتی عمودی تیتانیوم را در لجن اسید فسفریک در دمای 150 درجه در غوطه وری 100 درصد همیشه نگه دارد. برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض منیسک، سیستم کنترل سطح را با اخطار در 90٪ غوطه ور شدن و قطع بخاری در 80٪ نصب کنید. برای بخاری های موجود که نیاز به کارکرد با غوطه وری جزئی دارند، تیتانیوم درجه 7 و روکش PTFE به طول 100 میلی متر را در خط لجن پیش بینی شده مشخص کنید. نقشه برداری ضخامت اولتراسونیک میله در ناحیه منیسک و نوک پایین باید هر سه ماه یکبار در طول عملیات انجام شود. اگر عمق گودال در هر محل بیشتر از 0.5 میلی متر است، بخاری را 180 درجه بچرخانید (اگر متقارن است) یا آن را تعویض کنید. با آگاهی از اینکه چگونه عمق غوطه وری بر موقعیت حداکثر عمق گودال تأثیر می گذارد، مهندس می تواند روش های بازرسی و کاهش خاصی را برای گرم کن های تیتانیوم عمودی در لجن اسید فسفریک اعمال کند.