Σε μια ράβδο θερμότητας τιτανίου που υπερθερμαίνει ατμό χαμηλής-πίεσης (150 μοίρες, 4 bar) για έγχυση σε δεξαμενή άλμης, ο κύριος σωλήνας λειτουργεί σε ξηρό ατμό και παραμένει παθητικός με ρυθμό διάβρωσης κάτω από 0,01 mm ετησίως. Ωστόσο, η γραμμή επιστροφής συμπυκνώματος, όπου ο ατμός συμπυκνώνεται μετά τη μεταφορά θερμότητας, περιέχει υγρό νερό με διαλυμένα χλωρίδια από τη δεξαμενή άλμης λόγω διάχυσης ή μεταφοράς. Το φιλμ συμπυκνώματος είναι λεπτό και συμπυκνωμένο, δημιουργώντας ένα εξαιρετικά επιθετικό περιβάλλον χλωρίου. Ο συνδυασμός ρέοντος συμπυκνώματος και συγκεντρωμένων χλωριδίων προκαλεί αυλάκωση-μια εντοπισμένη, γραμμική διάβρωση-διαβρωτικό σχέδιο-στο κάτω μέρος της γραμμής επιστροφής συμπυκνώματος. Ο ρυθμός αυλάκωσης μπορεί να φτάσει τα 0,3-1,5 mm ετησίως, οδηγώντας σε διάτρηση εντός 1-5 ετών, ενώ ο κύριος σωλήνας παραμένει ανεπηρέαστος.

Ο μηχανισμός αυλάκωσης επίθεσης σε γραμμές επιστροφής συμπυκνώματος

Στην κύρια γραμμή ατμού, ο ατμός υψηλής{{0} θερμοκρασίας (150 βαθμοί ) είναι ξηρός και περιέχει λιγότερο από 0,1% υγρό νερό. Οι συγκεντρώσεις χλωρίου παραμένουν χαμηλές. Στη γραμμή επιστροφής συμπυκνώματος, ο ατμός συμπυκνώνεται στα τοιχώματα του ψυχρότερου σωλήνα, σχηματίζοντας ένα λεπτό υγρό φιλμ. Τα χλωρίδια από την πίσω διάχυση της δεξαμενής άλμης (1.000–10.000 ppm) συγκεντρώνονται σε αυτό το φιλμ μέσω της εξάτμισης. Το ρέον συμπύκνωμα δημιουργεί διατμητική τάση στον πυθμένα του σωλήνα, αφαιρώντας μηχανικά το παθητικό φιλμ. Ο συνδυασμός υψηλής συγκέντρωσης χλωρίου (10.000–50.000 ppm στη μεταλλική επιφάνεια) και ροής αφαιρεί το προστατευτικό οξείδιο, προκαλώντας γραμμική αυλάκωση κατά μήκος του πυθμένα του σωλήνα.

Ποσοτικοί ρυθμοί αυλάκωσης σε γραμμές επιστροφής συμπυκνώματος

Η ελεγχόμενη δοκιμή σε προσομοιωμένο συμπύκνωμα (μεταβλητές συγκεντρώσεις χλωρίου) που ρέει με 1 m/s πάνω από τιτάνιο Βαθμού 2 έχει καθορίσει τους ακόλουθους ρυθμούς αυλάκωσης. Σε συγκέντρωση χλωριούχου συμπυκνώματος 100 ppm, ο ρυθμός αυλάκωσης είναι 0,05–0,10 mm ετησίως και ο χρόνος για τη διάτρηση ενός τοιχώματος 1,5 mm είναι 15–30 χρόνια. Στα 500 ppm, ο ρυθμός αυλάκωσης είναι 0,15–0,30 mm ετησίως και ο χρόνος μέχρι τη διάτρηση είναι 5–10 χρόνια. Στα 1.000 ppm, ο ρυθμός αυλάκωσης είναι 0,30–0,60 mm ετησίως και ο χρόνος μέχρι τη διάτρηση είναι 2,5–5 χρόνια. Στα 5.000 ppm, ο ρυθμός αυλάκωσης είναι 0,80–1,50 mm ετησίως και ο χρόνος μέχρι τη διάτρηση είναι 1–2 χρόνια. Στα 10.000 ppm, ο ρυθμός αυλάκωσης είναι 1,50–3,00 mm ετησίως και ο χρόνος μέχρι τη διάτρηση είναι 0,5–1 έτος. Για σύγκριση, ο κύριος σωλήνας ξηρού ατμού στο ίδιο επίπεδο μεταφοράς χλωρίου δεν εμφανίζει μετρήσιμη αυλάκωση.

Επίδραση της ταχύτητας ροής συμπυκνώματος και του προσανατολισμού του σωλήνα στην αυλάκωση

Ο ρυθμός αυλάκωσης αυξάνεται με την ταχύτητα ροής. Σε 0,5 m/s και 1.000 ppm χλωριούχου, ο ρυθμός αυλάκωσης είναι 0,15–0,30 mm ετησίως. Σε 1,0 m/s και 1.000 ppm, ο ρυθμός είναι 0,30–0,60 mm ετησίως. Με 2,0 m/s και 1.000 ppm, ο ρυθμός φτάνει τα 0,50–1,00 mm ετησίως. Ο προσανατολισμός του σωλήνα έχει επίσης σημασία. Οι οριζόντιοι σωλήνες με αυλάκωση στο κάτω μέρος είναι πιο ευαίσθητοι. Οι κάθετοι σωλήνες με ροή προς τα κάτω παρουσιάζουν λιγότερες αυλακώσεις επειδή η μεμβράνη συμπυκνώματος είναι πιο ομοιόμορφα κατανεμημένη. Οι σωλήνες με συχνές παγίδες που αφαιρούν το συμπύκνωμα έχουν χαμηλότερους ρυθμούς αυλάκωσης επειδή το υγρό φιλμ είναι πιο λεπτό.

Οδηγός μετριασμού αυλακώσεων για συστήματα έγχυσης ατμού

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει συστάσεις για την αποφυγή προσβολής αυλάκωσης σε γραμμές επιστροφής συμπυκνώματος τιτανίου σε συστήματα έγχυσης ατμού με δεξαμενές άλμης.

Engineering Beyond Grooving Mitigation

Η ποιότητα τιτανίου επηρεάζει την αντίσταση αυλάκωσης. Ο βαθμός 7 (σταθεροποιημένο παλλάδιο-) έχει 2-3 φορές χαμηλότερους ρυθμούς αυλάκωσης από τον βαθμό 2 σε συμπύκνωμα υψηλής-χλωρίου. Ο βαθμός 12 προσφέρει ενδιάμεση βελτίωση. Το πάχος του τοιχώματος παρέχει ένα επίδομα αυλάκωσης. ένας τοίχος 2,5 mm με ρυθμό αυλάκωσης 0,5 mm ανά έτος διαρκεί 5 χρόνια. Θα πρέπει να εγκατασταθεί μια παγίδα ατμού στο χαμηλότερο σημείο της γραμμής συμπυκνώματος για να αφαιρεθεί αμέσως το συμπύκνωμα. Μια βαλβίδα αντεπιστροφής εμποδίζει τη διάχυση της άλμης προς τα πίσω στη γραμμή συμπυκνώματος. Η περιοδική έκπλυση με γλυκό νερό (καθημερινά) αραιώνει τα χλωρίδια στη γραμμή συμπυκνώματος. Ο σωλήνας πρέπει να έχει κλίση προς την παγίδα για να αποφευχθεί η συγκέντρωση συμπυκνωμάτων.

Κάνοντας μια ενημερωμένη προδιαγραφή

Για μια ράβδο θερμότητας τιτανίου που χρησιμοποιείται για την υπερθέρμανση του ατμού που εγχέεται σε μια δεξαμενή άλμης, σχεδιάστε τη γραμμή επιστροφής συμπυκνώματος με μια επένδυση PTFE πάχους 1 mm, μια παγίδα ατμού στο χαμηλότερο σημείο και μια βαλβίδα αντεπιστροφής για να αποτρέψετε την επιστροφή-διάχυσης. Για υπάρχοντα συστήματα με αυλάκωση, εγκαταστήστε ένα σπρέι νερού που εγχέει γλυκό νερό στη γραμμή συμπυκνώματος με 1 λίτρο την ώρα για να αραιώσει τα χλωρίδια. Καθορίστε τιτάνιο κατηγορίας 7 για τη γραμμή επιστροφής συμπυκνώματος. Κατά τη λειτουργία, επιθεωρείτε το κάτω μέρος της γραμμής συμπυκνώματος ετησίως χρησιμοποιώντας χαρτογράφηση πάχους με υπερήχους. εάν η αυλάκωση υπερβαίνει το βάθος των 0,3 mm, αντικαταστήστε το επηρεασμένο τμήμα. Ελέγχοντας τη συγκέντρωση χλωριούχου συμπυκνώματος και χρησιμοποιώντας επενδύσεις PTFE, ο μηχανικός αποτρέπει την επίθεση με αυλάκωση, ενώ επιτρέπει στον κύριο σωλήνα τιτανίου να λειτουργεί ανεπηρέαστος.