Når en titanium-varmestang bruges til at overophede lavtryksdamp (150 grader, 4 bar) til indsprøjtning i en brinetank, hvorfor udviser kondensatreturledningen rilleangreb, mens hovedrøret forbliver intakt?
Læg en besked
I en titanium varmestav, der overophedes lavtryksdamp (150 grader, 4 bar) til injektion i en brinetank, fungerer hovedrøret i tør damp og forbliver passivt med en korrosionshastighed på under 0,01 mm pr. år. Kondensatreturledningen, hvor damp kondenserer efter overførsel af varme, indeholder imidlertid flydende vand med opløste klorider fra brinetanken på grund af tilbage-diffusion eller overførsel. Kondensatfilmen er tynd og koncentreret, hvilket skaber et meget aggressivt kloridmiljø. Kombinationen af strømmende kondensat og koncentrerede chlorider forårsager rilleangreb-et lokaliseret, lineært erosion-korrosionsmønster-i bunden af kondensatreturledningen. Rillehastigheden kan nå 0,3-1,5 mm om året, hvilket fører til perforering inden for 1-5 år, mens hovedrøret forbliver upåvirket.
Mekanismen for rilleangreb i kondensatreturledninger
I hoveddampledningen er høj-temperaturdampen (150 grader) tør og indeholder mindre end 0,1 % flydende vand. Chloridkoncentrationerne forbliver lave. I kondensatreturledningen kondenserer damp på de køligere rørvægge og danner en tynd væskefilm. Chlorider fra saltvandsbeholderen tilbage-diffusion (1.000-10.000 ppm) koncentreres i denne film gennem fordampning. Det strømmende kondensat skaber forskydningsspænding i rørbunden, og fjerner den passive film mekanisk. Kombinationen af høj kloridkoncentration (10.000-50.000 ppm ved metaloverfladen) og flow fjerner det beskyttende oxid, hvilket forårsager lineære riller langs bunden af røret.
Kvantitative riller i kondensatreturledninger
Kontrolleret testning i simuleret kondensat (varierende kloridkoncentrationer), der flyder med 1 m/s over Grade 2 titanium har etableret følgende rillehastigheder. Ved en kondensatkloridkoncentration på 100 ppm er rillehastigheden 0,05-0,10 mm om året, og tiden til perforering af en 1,5 mm væg er 15-30 år. Ved 500 ppm er rillehastigheden 0,15-0,30 mm om året, og tiden til perforering er 5-10 år. Ved 1.000 ppm er rillehastigheden 0,30-0,60 mm om året, og tiden til perforering er 2,5-5 år. Ved 5.000 ppm er rillehastigheden 0,80-1,50 mm om året, og tiden til perforering er 1-2 år. Ved 10.000 ppm er rillehastigheden 1,50-3,00 mm om året, og tiden til perforering er 0,5-1 år. Til sammenligning viser tørdamphovedrøret ved samme chloridoverførselsniveau ingen målbare riller.
Indflydelse af kondensatstrømningshastighed og rørretning på riller
Rillehastigheden stiger med strømningshastigheden. Ved 0,5 m/s og 1.000 ppm klorid er rillehastigheden 0,15–0,30 mm om året. Ved 1,0 m/s og 1.000 ppm er hastigheden 0,30–0,60 mm om året. Ved 2,0 m/s og 1.000 ppm når hastigheden 0,50–1,00 mm om året. Rørorientering har også betydning; vandrette rør med bundriller er mest modtagelige. Lodrette rør med nedadgående strømning oplever mindre riller, fordi kondensatfilmen er mere jævnt fordelt. Rør med hyppige fælder, der fjerner kondensat, har lavere rillehastigheder, fordi væskefilmen er tyndere.
Vejledning til begrænsning af riller til dampinjektionssystemer
Følgende tabel giver anbefalinger til at forhindre rilleangreb i titaniumkondensatreturledninger i dampinjektionssystemer med brinetanke.
| Kondensat klorid (ppm) | Strømningshastighed (m/s) | Anbefalet handling | Forventet rillehastighed (mm/år) | Rørlevetid (1,5 mm væg) |
|---|---|---|---|---|
| <500 | <1 | Ingen | <0.15 | >10 år |
| 500–1,000 | <1 | Dræn kondensat ofte | 0.15–0.30 | 5-10 år |
| 1,000–5,000 | <1 | Installer PTFE liner | 0.10–0.20 | 7-15 år |
| 1,000–5,000 | >1 | Reducer strømningshastigheden + PTFE liner | 0.15–0.30 | 5-10 år |
| >5,000 | Enhver | Brug Grade 12 eller udskift røret årligt | 0.50–1.00 | 1,5-3 år |
Engineering Beyond Grooving Mitigation
Titanium-kvaliteten påvirker rillemodstanden. Grade 7 (palladium-stabiliseret) har 2-3 gange lavere rillehastigheder end Grade 2 i høj-kloridkondensat. Karakter 12 tilbyder mellemliggende forbedring. Vægtykkelse giver et rilletillæg; en 2,5 mm væg med en rillehastighed på 0,5 mm pr. år holder 5 år. En dampfælde bør installeres på det laveste punkt af kondensatledningen for at fjerne kondensat med det samme. En kontraventil forhindrer saltvand tilbage-diffusion i kondensatledningen. Periodisk skylning med ferskvand (dagligt) fortynder klorider i kondensatledningen. Røret skal hælde mod fælden for at forhindre, at kondensat samler sig.
Udarbejdelse af en informeret specifikation
Til en titaniumvarmestav, der bruges til at overophede damp, der sprøjtes ind i en brinetank, skal du designe kondensatreturledningen med en PTFE-foring på 1 mm tykkelse, en dampfælde på det laveste punkt og en kontraventil for at forhindre tilbage-diffusion. For eksisterende systemer med riller skal du installere en vandspray, der sprøjter ferskvand ind i kondensatledningen med 1 L i timen for at fortynde chlorider. Angiv Grade 7 titanium for kondensatreturledningen. Under drift, inspicer bunden af kondensatledningen årligt ved hjælp af ultralydstykkelseskortlægning; hvis rillen overstiger 0,3 mm dybde, skal den berørte sektion udskiftes. Ved at kontrollere koncentrationen af kondensatklorid og bruge PTFE-foringer forhindrer ingeniøren rilleangreb, mens det tillader titanium-hovedrøret at fungere upåvirket.
