Kā novērst gaisa burbuļu stagnācijas koroziju uz titāna sildīšanas caurulēm noslēgtās fermentācijas tvertnēs

# Dokuments: Tehniskā panta Nr Gāzes-šķidruma divu-fāžu stagnācijas zona veidojas, kad šie pilieni ilgstoši pielīp pie titāna apkures cauruļu ārējās sienas. Šī unikālā mikrovide iznīcina nepārtraukto šķidruma plēvi, kas nepieciešama titāna dioksīda pasīvās plēves pašremontēšanai{5}}, kas izraisa lokalizētu koncentrētu punktveida koroziju. Šī korozija bieži izpaužas caurules korpusa augšējā pusē un atloku apsildes mezglu augšpusē. Šajā rakstā ir sniegta visaptveroša burbuļu stagnācijas korozijas mehānisma analīze un sniegts visaptverošs konstrukcijas projektēšanas un darbības pielāgošanas risinājumu kopums, lai pilnībā novērstu burbuļu aiztures risku. ## 1. Korozijas mehānisms stagnējošiem gaisa burbuļiem uz titāna virsmām 1. Pasīvās plēves nepilnīgs remonts ir neregulāras skābekļa padeves sekas. Šķidrās fāzes izšķīdušais skābeklis tiek izolēts no burbulīšu{12}}klātās zonas. Attiecīgo TiO₂ pasīvo plēvi nevar papildināt ar skābekli, lai izārstētu skrāpējumus un retināšanas vietas. Šķidrumu{15}}pārklātā caurules siena ir ar skābekli bagāts, neskarts katods, savukārt ar burbuli{17}}klātā zona kļūst par aktīvo anodu ar skābekļa deficītu, kā rezultātā uz tās pašas titāna caurules veidojas paš-galvaniskā korozija. Ciklu pēc cikla korozijas plaisas turpina paplašināties uz leju. 2. Izšķīdušās vielas koncentrācijas bagātināšana burbuļu malās Burbuļu gāzes-šķidruma robeža ir nepārtrauktas šķidruma iztvaikošanas vieta. Tā rezultātā organiskās skābes, hlorīda un cukura vielas izgulsnējas un uzkrājas gar burbuļa gredzenu, kā rezultātā veidojas ļoti koncentrēta mikrozona, kas ir ļoti kodīga. Šī mikrozona paātrina lokalizētas matricas kodināšanu. 3. Pasīvā plēve piedzīvo termiskā stresa lūzumus, kas mainās starp sausiem un mitriem apstākļiem. Periodisku sausās gāzes kontakta un mitra šķidruma iegremdēšanas maiņu uz caurules virsmas izraisa burbuļu izplešanās un saraušanās, reaģējot uz temperatūras svārstībām. Blīvās mikroplaisas rodas, trauslajai pasīvajai plēvei atkārtoti pielietojot stiepes un spiedes spriegumu, kas savukārt rada kanālus korozīvo jonu iekļūšanai. ## 2. Galvenie faktori, kas veicina burbuļa stagnāciju 1. Apkures caurules uzstādīšanas izkārtojums ir nepamatots. Smagākais burbuļu uzkrāšanās scenārijs ietver garu titāna apkures cauruļu horizontālu uzstādīšanu. Burbuļi paceļas un uzkrājas caurules augšējā lokā, padarot tos nespējīgus izkļūt. Burbuļus, kas paceļas virs mezgla, aiztur arī caurules, kas ir uzstādītas pārāk tuvu tvertnes augšējai daļai. 2. Nepietiekams vides cirkulācijas ātrums Karsēšanas radītos mikroburbuļus nevar noņemt ar statisku vai zemu{35}}ātruma šķidruma plūsmu. Tīrīšanas efekts uz caurules virsmu tiek zaudēts, ja plūsmas ātrums ir mazāks par 0,6 m/s. 3. Virsmas jaudas blīvums, kas ir pārmērīgs. Šķidruma plūsmas spēju transportēt burbuļus ievērojami pārsniedz lielā siltuma slodze, kas acumirklī rada lielu skaitu mazu tvaika burbuļu, kā rezultātā veidojas kumulatīvs burbuļu pārklājums{. 4. nav nepārtrauktas aerācijas cirkulācijas, izšķīdušo gāzi nevar izvadīt no sistēmas, un sildīšanas laikā nepārtraukti tiek atdalīti jauni burbuļi. 5. Burbuļu uztveršanas aklās zonas veido padziļināta metinājuma stiegrojums un spraugas starp PTFE balstiem un cauruļu sienām, kas ir lokālas mirušās zonas. Šajās vietās mazie burbuļi uzkrājas un saplūst lielās noturīgās gaisa kabatās. ## 3. Konstrukcijas dizaina optimizācija, lai novērstu burbuļu aizturi 1. Uzlabojiet apkures caurules uzstādīšanas slīpumu. Titāna apsildes caurules jāuzstāda ar 10 grādu –15 grādu slīpumu uz augšu no atloka gala līdz brīvajam galam; horizontāls izvietojums ir aizliegts. Burbuļi paceļas uz tvertnes šķidruma virsmu, lai izvadītu, slīdot pa slīpo caurules virsmu līdz brīvajam galam. Vertikālais caurules izkārtojums ir optimāla izvēle maziem -tilpuma konteineriem, jo ​​tas praktiski novērš burbuļu uzkrāšanos. 2. Palieliniet attālumu starp tvertnes augšdaļu un cauruļu saišķiem. Vertikālais attālums starp sildīšanas cauruļu grupas augšdaļu un minimālo darba šķidruma līmeni nedrīkst būt mazāks par 300 mm, nodrošinot, ka ir pietiekami daudz vietas, lai burbuļi varētu izkļūt uz augšu. 3. Metinātās šuves un atbalsta saskares virsmas ir nopulētas līdz gludai apdarei. Noslīpēt visas metināšanas šuves līdz vienmērīgai loka pārejai bez izvirzīta stiegrojuma; izvēlieties PTFE balstus ar platu-virsmas loka formu, lai novērstu ieliektas spraugas, kas uztver burbuļus. 4. Uzstādiet plūsmas vadotnes deflektorus ap apkures cauruli. Lai izveidotu spirālveida tīrīšanas šķidruma plūsmu ap caurules sienu, uzstādiet novirzīšanas plāksnes caurules saišķa augšpusē. Tas nepārtraukti noņems pievienotos mikroburbuļus. ## 4. Standartizēta darbības kontrole, lai samazinātu burbuļu veidošanos un aizturi. 1. Regulējiet saprātīgu virsmas jaudas blīvumu. Lai samazinātu uzkarsējamo-mikroburbuļu daudzumu, noslēgtu fermentācijas tvertņu jaudas blīvums ir samazināts par 20%, salīdzinot ar atvērtām tvertnēm, atbilstoši augstajam{66}}noslodzes standartam. 1,0 m/s. Pirms sildīšanas aktivizējiet cirkulācijas sūkni, lai nodrošinātu stabilu šķidruma skrāpējumu; ir svarīgi izvairīties no vienreizējas statiskas sildīšanas bez cirkulācijas. 3. Nepārtraukta neliela aerācija kultivēšanas laikā nemainīgā temperatūrā. Vispārējas šķidruma sajaukšanās veicināšana, pārsātinātās izšķīdušās gāzes izvadīšana no tvertnes un jaunu burbuļu nokrišņu samazināšanās uz caurules sieniņas tiek veicināta ar nelielu saspiestā gaisa paaugstināšanos. pēkšņas temperatūras paaugstināšanās rezultātā sildīšanas procesu ieteicams veikt ar ātrumu, kas ir mazāks par vai vienāds ar 3 grādiem /min palaišanas fāzē. 5. Konsekventa tvertnes iztukšošana apkopes laikā Lai samazinātu izšķīdušās gāzes piesātinājumu vidē un izvadītu uzkrāto gāzi tvertnes augšējā daļā, tvertnes izplūdes vārsts jāatver uz 10{{77} dienām 10.}15 minūtes. ## 5. Burbuļu stagnācijas korozijas pārbaude un novērtēšanas tehnika Pabeidzot tvertnes iztukšošanas apkopi, izmantojiet spilgtu gaismu, lai pārbaudītu caurules virsmu: - Tipiska iezīme: tumši pelēka punktveida korozijas zona gredzena formā, kas izvietota horizontālo cauruļu augšējā puslokā, saskaņā ar garo{89}}elektroķīmisko potenciālo pārsegumu}termiņu{{bbro9}} burbuļa pārklājuma zona ir par 80–120 mV zemāka nekā tās pašas caurules apakšējā šķidruma iegremdēšanas zona, kas liecina par nopietnu pasīvo plēves bojājumu. - Ultraskaņas biezuma mērījums: augšējā loka sienas biezuma zudums ir ievērojami lielāks nekā caurules dibena biezuma zudums.|Burbuļu stagnācijas riska avots|Mērķtiecīgs likvidēšanas pasākums|Pamatefekts|| ----|----|----|| Horizontālais cauruļu izkārtojums slazdošanas burbuļi|Uzstādiet caurules ar 10–15 grādu slīpumu uz augšu vai vertikālu izkārtojumu|Burbuļi slīd un izplūst bez ilgstošas ​​virsmas piestiprināšanas|Zema šķidruma plūsma nespēj noņemt mikroburbuļus|Uzturiet 1,0 m/s vai lielāku cirkulācijas plūsmu un uzstādiet plūsmas virzošās deflektorus.|Nepārtraukta šķidruma mazgāšana novērš jaunizveidotos sīkos burbuļus.|Liela jaudas blīvuma masas burbuļu nokrišņi.|Samaziniet virsmas jaudas blīvumu par 20% noslēgtām tvertnēm.|Novērst momentānu liela mēroga burbuļu atdalīšanos.|Statiski noslēgta tvertne pārsātināta izšķīdināta gāze.|Nepārtraukta mikroaerācija + regulāra tvertnes izplūde.|Samaziniet izšķīdušās gāzes saturu, lai samazinātu burbuļu veidošanos.|Metināšanas/balsta spraugas burbulis Gāzes-šķidruma divfāzu skābekļa deficīta mikrozonas veidojas no stagnējošām gaisa kabatām uz titāna apkures caurulēm, kā rezultātā rodas pašgalvaniski lokalizēta punktveida korozija. Lai novērstu ilgstošu burbuļu piestiprināšanos caurules sienai, galvenais risinājums ir slīps caurules konstrukcijas izkārtojums, liela ātruma cirkulācijas tīrīšana, zemas siltuma slodzes konstrukcija un nepārtraukta aerācijas darbība. Savlaicīgu agrīnu burbuļu korozijas defektu atklāšanu un titāna apkures cauruļu caursienu noplūdes atteices novēršanu var panākt, veicot regulāru vizuālu pārbaudi un iespējamo testēšanu apkopes laikā.