وقتی از یک میله حرارتی تیتانیوم برای گرم کردن بخار کم فشار-بخار کم فشار (150 درجه، 4 بار) برای تزریق به مخزن آب نمک استفاده می شود، چرا خط برگشت میعانات در حالی که لوله اصلی دست نخورده باقی می ماند، حمله شیار را نشان می دهد؟
پیام بگذارید
در یک میله حرارتی تیتانیومی که بخار با فشار کم-بخار (150 درجه، 4 بار) برای تزریق به مخزن آب نمک فوق گرم می شود، لوله اصلی در بخار خشک کار می کند و با نرخ خوردگی زیر 0.01 میلی متر در سال غیرفعال می ماند. با این حال، خط برگشت میعانات، که در آن بخار پس از انتقال گرما متراکم می شود، حاوی آب مایع با کلریدهای محلول از مخزن آب نمک به دلیل انتشار مجدد یا انتقال است. فیلم میعانات نازک و غلیظ است و یک محیط کلرید بسیار تهاجمی ایجاد می کند. ترکیب میعانات جاری و کلریدهای غلیظ باعث حمله شیاری-یک فرسایش موضعی و خطی-الگوی خوردگی{10}}در پایین خط برگشت میعانات میشود. نرخ شیار می تواند به 0.3-1.5 میلی متر در سال برسد، که منجر به سوراخ شدن در عرض 1-5 سال می شود در حالی که لوله اصلی بدون تاثیر باقی می ماند.
مکانیسم حمله شیاردار در خطوط برگشت میعانات
در خط بخار اصلی، بخار با دمای بالا (150 درجه) خشک است و کمتر از 0.1٪ آب مایع دارد. غلظت کلرید کم است. در خط برگشت میعانات، بخار بر روی دیواره های لوله خنک کننده متراکم می شود و یک لایه مایع نازک را تشکیل می دهد. کلریدهای حاصل از انتشار مجدد مخزن نمک (1000 تا 10000 ppm) از طریق تبخیر در این فیلم تغلیظ میشوند. میعانات جاری باعث ایجاد تنش برشی در کف لوله می شود و به صورت مکانیکی لایه غیرفعال را از بین می برد. ترکیبی از غلظت کلرید بالا (10000-50000 ppm در سطح فلز) و جریان اکسید محافظ را حذف می کند و باعث ایجاد شیار خطی در امتداد انتهای لوله می شود.
نرخ شیارهای کمی در خطوط برگشت میعانات
آزمایش کنترلشده در میعانات شبیهسازیشده (غلظتهای کلرید متفاوت) که با سرعت ۱ متر بر ثانیه روی تیتانیوم درجه ۲ جریان دارد، نرخهای شیاربندی زیر را ایجاد کرده است. در غلظت کلرید میعانات ppm 100، میزان شیار زنی 0.05-0.10 میلی متر در سال است و زمان سوراخ شدن دیوار 1.5 میلی متری 15 تا 30 سال است. در ppm 500، نرخ شیار 0.15-0.30 میلی متر در سال است و زمان سوراخ شدن 5-10 سال است. در 1000 ppm، نرخ شیار 0.30-0.60 میلی متر در سال است و زمان سوراخ شدن 2.5-5 سال است. در 5000 ppm، نرخ شیار 0.80-1.50 میلی متر در سال است و زمان سوراخ شدن 1-2 سال است. در 10000 ppm، نرخ شیار 1.50-3.00 میلی متر در سال است و زمان سوراخ شدن 0.5-1 سال است. برای مقایسه، لوله اصلی بخار خشک در همان سطح انتقال کلرید، هیچ شیار قابل اندازه گیری را نشان نمی دهد.
تأثیر سرعت جریان میعانات و جهت لوله بر روی شیار
نرخ شیار با سرعت جریان افزایش می یابد. در 0.5 متر بر ثانیه و 1000 ppm کلرید، نرخ شیار 0.15-0.30 میلی متر در سال است. در 1.0 m/s و 1000 ppm، این میزان 0.30-0.60 میلی متر در سال است. در 2.0 m/s و 1000 ppm، این میزان به 0.50-1.00 میلی متر در سال می رسد. جهت گیری لوله نیز مهم است. لوله های افقی با شیار پایینی حساس ترین هستند. لوله های عمودی با جریان رو به پایین شیار کمتری را تجربه می کنند، زیرا فیلم میعانات به طور یکنواخت توزیع شده است. لولههایی با تلههای مکرر که میعانات را حذف میکنند، به دلیل نازکتر بودن لایه مایع، نرخ شیار کمتری دارند.
راهنمای کاهش شیار برای سیستم های تزریق بخار
در جدول زیر توصیه هایی برای جلوگیری از حمله شیار در خطوط برگشت میعانات تیتانیوم در سیستم های تزریق بخار با مخازن آب نمک ارائه شده است.
| کلرید میعانات (ppm) | سرعت جریان (m/s) | اقدام توصیه شده | نرخ شیار مورد انتظار (میلی متر در سال) | عمر لوله (دیواره 1.5 میلی متر) |
|---|---|---|---|---|
| <500 | <1 | هیچ کدام | <0.15 | >10 سال |
| 500–1,000 | <1 | میعانات را مرتباً تخلیه کنید | 0.15–0.30 | 5-10 سال |
| 1,000–5,000 | <1 | لاینر PTFE را نصب کنید | 0.10–0.20 | 7-15 سال |
| 1,000–5,000 | >1 | کاهش سرعت جریان + آستر PTFE | 0.15–0.30 | 5-10 سال |
| >5,000 | هر | از درجه 12 استفاده کنید یا سالانه لوله را تعویض کنید | 0.50–1.00 | 1.5-3 سال |
مهندسی فراتر از کاهش شیار
درجه تیتانیوم بر مقاومت شیار تأثیر می گذارد. درجه 7 (پالادیوم-تثبیت شده) 2 تا 3 برابر کمتر از درجه 2 در میعانات کلرید بالا است. درجه 12 بهبود متوسطی را ارائه می دهد. ضخامت دیواره امکان ایجاد شیار را فراهم می کند. یک دیوار 2.5 میلی متری با نرخ شیار 0.5 میلی متر در سال 5 سال طول می کشد. یک تله بخار باید در پایین ترین نقطه خط میعانات گازی نصب شود تا فورا میعانات را خارج کند. یک شیر برگشتی از انتشار مجدد آب نمک در خط میعانات جلوگیری می کند. شستشوی دوره ای با آب شیرین (روزانه) باعث رقیق شدن کلریدها در خط میعانات می شود. لوله باید به سمت تله شیب دار باشد تا از تجمع میعانات جلوگیری شود.
ساخت مشخصات آگاهانه
برای یک میله حرارتی تیتانیوم که برای گرم کردن بخار تزریق شده به مخزن آب نمک استفاده می شود، خط برگشت میعانات را با یک آستر PTFE به ضخامت 1 میلی متر، یک تله بخار در پایین ترین نقطه، و یک شیر چک برای جلوگیری از انتشار مجدد طراحی کنید. برای سیستم های موجود با شیار، یک اسپری آبی نصب کنید که آب شیرین را با سرعت 1 لیتر در ساعت به خط کندانس تزریق می کند تا کلریدها رقیق شوند. تیتانیوم درجه 7 را برای خط برگشت میعانات مشخص کنید. در حین کار، سالانه پایین خط میعانات را با استفاده از نقشه برداری ضخامت اولتراسونیک بازرسی کنید. اگر عمق شیار بیش از 0.3 میلی متر باشد، بخش آسیب دیده را تعویض کنید. با کنترل غلظت کلرید میعانات و استفاده از لاینرهای PTFE، مهندس از حمله شیار جلوگیری میکند و در عین حال اجازه میدهد لوله تیتانیوم اصلی بدون تأثیر کار کند.
