När en värmestav av titan används för att överhetta lågtrycksånga- (150 grader, 4 bar) för insprutning i en saltlösningstank, varför uppvisar kondensatreturledningen spårangrepp medan huvudröret förblir intakt?
Lämna ett meddelande
I en titanvärmestav som överhettar lågtrycks-ånga (150 grader, 4 bar) för injektion i en saltlösningstank, arbetar huvudröret i torr ånga och förblir passivt med en korrosionshastighet under 0,01 mm per år. Kondensatreturledningen, där ånga kondenserar efter värmeöverföring, innehåller dock flytande vatten med lösta klorider från saltlösningstanken på grund av åter-diffusion eller överföring. Kondensatfilmen är tunn och koncentrerad, vilket skapar en mycket aggressiv kloridmiljö. Kombinationen av strömmande kondensat och koncentrerade klorider orsakar spårangrepp-ett lokaliserat, linjärt erosion-korrosionsmönster-i botten av kondensatreturledningen. Spårhastigheten kan nå 0,3–1,5 mm per år, vilket leder till perforering inom 1–5 år medan huvudröret förblir opåverkat.
Mekanismen för spårningsattack i kondensatreturledningar
I huvudångledningen är hög-temperaturångan (150 grader) torr och innehåller mindre än 0,1 % flytande vatten. Kloridkoncentrationerna är fortfarande låga. I kondensatreturledningen kondenserar ånga på de kallare rörväggarna och bildar en tunn vätskefilm. Klorider från bakre saltlösningstanken-diffusion (1 000–10 000 ppm) koncentreras i denna film genom avdunstning. Det strömmande kondensatet skapar skjuvspänning vid rörets botten, vilket mekaniskt tar bort den passiva filmen. Kombinationen av hög kloridkoncentration (10 000–50 000 ppm vid metallytan) och flöde tar bort den skyddande oxiden, vilket orsakar linjära spår längs rörets botten.
Kvantitativa räfflor i kondensatreturledningar
Kontrollerad testning i simulerat kondensat (varierande kloridkoncentrationer) som flödar med 1 m/s över grad 2 titan har fastställt följande räfflor. Vid en kondensatkloridkoncentration på 100 ppm är spårhastigheten 0,05–0,10 mm per år och tiden till perforering av en 1,5 mm vägg är 15–30 år. Vid 500 ppm är spårhastigheten 0,15–0,30 mm per år och tiden till perforering är 5–10 år. Vid 1 000 ppm är spårhastigheten 0,30–0,60 mm per år och tiden till perforering är 2,5–5 år. Vid 5 000 ppm är spårhastigheten 0,80–1,50 mm per år och tiden till perforering är 1–2 år. Vid 10 000 ppm är spårhastigheten 1,50–3,00 mm per år och tiden till perforering är 0,5–1 år. Som jämförelse visar det torra ånghuvudröret vid samma kloridöverföringsnivå inga mätbara räfflor.
Inverkan av kondensatflödeshastighet och rörorientering på räfflor
Spårhastigheten ökar med flödeshastigheten. Vid 0,5 m/s och 1 000 ppm klorid är spårhastigheten 0,15–0,30 mm per år. Vid 1,0 m/s och 1 000 ppm är hastigheten 0,30–0,60 mm per år. Vid 2,0 m/s och 1 000 ppm når hastigheten 0,50–1,00 mm per år. Rörorientering spelar också roll; horisontella rör med bottenspår är mest mottagliga. Vertikala rör med nedåtgående flöde får mindre räfflor eftersom kondensatfilmen är jämnare fördelad. Rör med täta fällor som tar bort kondensat har lägre räfflor eftersom vätskefilmen är tunnare.
Guide för lindning av spår för ånginsprutningssystem
Följande tabell ger rekommendationer för att förhindra spårangrepp i titankondensatreturledningar i ånginsprutningssystem med brinetankar.
| Kondensatklorid (ppm) | Flödeshastighet (m/s) | Rekommenderad åtgärd | Förväntad räfflingshastighet (mm/år) | Rörlivslängd (1,5 mm vägg) |
|---|---|---|---|---|
| <500 | <1 | Ingen | <0.15 | >10 år |
| 500–1,000 | <1 | Töm kondensat ofta | 0.15–0.30 | 5–10 år |
| 1,000–5,000 | <1 | Installera PTFE-foder | 0.10–0.20 | 7–15 år |
| 1,000–5,000 | >1 | Minska flödeshastigheten + PTFE liner | 0.15–0.30 | 5–10 år |
| >5,000 | Några | Använd Grade 12 eller byt ut röret årligen | 0.50–1.00 | 1,5–3 år |
Engineering Beyond Grooving Mitigation
Titankvaliteten påverkar spårningsmotståndet. Grad 7 (palladium-stabiliserad) har 2–3 gånger lägre räfflor än grad 2 i hög-kloridkondensat. Årskurs 12 erbjuder medel förbättring. Väggtjocklek ger en räfflingstillägg; en 2,5 mm vägg med 0,5 mm räfflor per år håller i 5 år. En ångfälla bör installeras vid den lägsta punkten av kondensatledningen för att omedelbart avlägsna kondensat. En backventil förhindrar tillbakadiffusion- av saltlösningen till kondensatledningen. Regelbunden spolning med färskvatten (dagligen) späder ut klorider i kondensatledningen. Röret bör luta mot fällan för att förhindra att kondensat samlas.
Att göra en informerad specifikation
För en värmestav av titan som används för att överhetta ånga som injiceras i en saltlösningstank, utforma kondensatreturledningen med en PTFE-liner med 1 mm tjocklek, en ångfälla vid den lägsta punkten och en backventil för att förhindra tillbaka-diffusion. För befintliga system med spår, installera en vattenspray som sprutar in färskvatten i kondensatledningen med 1 L per timme för att späda ut klorider. Ange grad 7 titan för kondensatreturledningen. Under drift, inspektera botten av kondensatledningen årligen med hjälp av ultraljudstjocklekskartering; om spårningen överstiger 0,3 mm djup, byt ut den berörda delen. Genom att kontrollera koncentrationen av kondensatklorid och använda PTFE-foder, förhindrar ingenjören spårangrepp samtidigt som det låter titanhuvudröret fungera opåverkat.
