Grelne zanke za kroženje morske vode, dekapirne kopeli za galvansko obdelavo, oprema za pripravo somornice in kemične reakcijske posode z visoko- slanostjo so močno prizadete zaradi erozije kloridnih ionov in korozije s šibko kislino. Običajne grelne cevi iz nerjavečega jekla 316 trpijo zaradi hitre luknjičaste korozije in odpovedi pasivnega filma v dolgotrajnih okoljih z visoko koncentracijo klorida, kar vodi do srednjega puščanja in nepričakovane zaustavitve opreme. Za grelnike, prevlečene s PFA-, veljajo stroge temperaturne omejitve, medtem ko kremenčeve cevi ne prenesejo korozije s kloridnim medijem in poškodb zaradi mehanskih udarcev. Ogrevalne cevi iz čistega titana, ki se zanašajo na vrhunsko odpornost proti kloridni koroziji, stabilno visoko-temperaturno delovanje in lahke lastnosti, postanejo vrhunski proti-korozijski ogrevalni material za težke delovne pogoje. Ta članek analizira njegove osnovne lastnosti materiala, inherentne omejitve uporabe in načela izbire inženirskih materialov, s priloženo kvantificirano horizontalno primerjalno tabelo štirih glavnih ogrevalnih materialov.
1. Prednosti osnovne zmogljivosti materiala iz čistega titana
Titan lahko samodejno tvori gost in stabilen pasivni film titanovega oksida v vodnih raztopinah, kar zagotavlja veliko močnejšo odpornost proti jamičasti koroziji, ki jo povzroča klorid-, razpokani koroziji in koroziji z morsko vodo kot nerjavno jeklo 316. Tudi po rahlih mehanskih praskah med delovanjem se lahko pasivna folija hitro samo-popravi v morski vodi, slanici in elektrolitskih lužilnih raztopinah.
Kar zadeva fizikalne in mehanske lastnosti, ima čisti titan zmerno natezno trdnost, odlično odpornost proti toplotni utrujenosti in nizko gostoto. Prilagodi se lahko neprekinjenim ponavljajočim se ciklom ogrevanja in hlajenja brez deformacije cevi ali pokanja tesnil ter podpira upogibanje in obdelavo po meri v posebni-obliki, da se ujema s kompleksnimi postavitvami namestitve. Njegova najvišja dolgoročno-varna delovna temperatura v suhih pogojih doseže 770 stopinj, kar pokriva večino srednje- in visoko-temperaturnih zahtev po industrijskem ogrevanju. Medtem pa titan skorajda ne izpira kovinskih ionov v medij, kar zagotavlja določeno čistost raztopine.
2. Horizontalna primerjalna tabela štirih ogrevalnih komponent
表格
| Vrsta ogrevalne komponente | Odpornost na kloridno korozijo | Največja neprekinjena delovna temperatura | Prilagodljivost kislin-alkalijam | Mehanska trdnost | Stroškovna učinkovitost življenjskega cikla |
|---|---|---|---|---|---|
| Grelna cev iz čistega titana | Odličen, stabilen v-mediju s kloridom visoke koncentracije | 770 stopinj | Primerno za šibke kisline in nevtralne tekočine, neveljavno za vroče koncentrirane močne alkalije | Visoka žilavost,{0}}odporen na vibracije in upogljiv | Visoka začetna naložba, izjemno-dolga življenjska doba v morski vodi in slanici |
| 316 nerjaveče jeklo | Povprečen, nagnjen k luknjanju v visoko-okolju kloridov | 550 stopinj | Uporablja se le v pogojih blage korozije | Visoka togost in odpornost proti obrabi | Nizki začetni stroški, kratka življenjska doba v slani vodi |
| Kvarčna grelna cev | Slab, ne more se upreti koroziji kloridnega medija | 1180 stopinj | Samo kemično inerten na eno samo močno kislino | Izjemno krhka, zlahka zlomljiva ob trku | Visoki stroški zamenjave pokvarjenega, samo za statično laboratorijsko uporabo |
| PFA inkapsulirani grelec | Dobra toleranca na medij,-ki vsebuje klorid | 250 stopinj | Izjemen za izmenične kislinske in alkalne delovne pogoje | Mehka prevleka, ki jo je enostavno preluknjati z ostrimi predmeti | Srednji stroški, strogo omejeni pod 250 stopinj |
3. Inherentne napake in stroge omejitve uporabe titanovih cevi
Prvič, čisti titan bo utrpel resno enakomerno korozijo, ko bo potopljen v vroče koncentrirane močne alkalije, kot je visoko{0}}raztopina natrijevega hidroksida, zato je prepovedan za dolgoročne-visoke{2}}delovne pogoje pri potopitvi v močne alkalije. Drugič, mediji, ki vsebujejo fluorovodikovo kislino in-fluorid, neposredno uničijo njegov zaščitni pasivni film in povzročijo hitro odpoved koroziji.
Poleg tega so stroški surovin in končne obdelave čistega titana veliko višji kot pri nerjavnem jeklu, kar povzroči velike-kratne kapitalske izdatke. Izbira titanovih cevi za blago{2}}korozivne in nizko{3}}kloridne konvencionalne sisteme kroženja vode bo povzročila redundanco delovanja in slabe gospodarske koristi. Titan je prav tako nagnjen k gorenju zaradi oksidacije in adheziji med visoko-temperaturnim varjenjem, kar zahteva profesionalno varilno tehnologijo in strog nadzor postopka.
4. Zaključek in priporočila za inženirsko izbiro
Grelne cevi iz čistega titana so prednostna visoko-zanesljiva rešitev za-korozijsko ogrevanje za kroženje morske vode, odpadne vode z visoko-slanostjo, tekočino za dekapiranje pri galvanizaciji in druge težke delovne pogoje-z visoko-kloridom. Pri izbiri inženirskih materialov se titanove cevi priporočajo kot prva izbira za pomožno opremo za pomorstvo, ogrevanje somornice in dolgo{5}}ciklične sisteme za ogrevanje slanice. Pri jedkih medijih, ki vsebujejo vroče močne alkalije in fluor-, je treba zamenjati grelne elemente, inkapsulirane s PFA. Za nizko-korozivne običajne krožne vodne sisteme ima nerjaveče jeklo 316 boljšo stroškovno učinkovitost. Samo z usklajevanjem sestave medija, delovne temperature in intenzivnosti korozije z značilnostmi materiala je mogoče doseči ravnovesje med stabilnostjo delovanja ogrevanja in skupnimi stroški projekta.
