Kāda praktiska metode var paredzēt titāna elektriskā sildītāja caurules atlikušo kalpošanas laiku pēc slapjas hlora gāzes iedarbības 60 grādu temperatūrā?

Slapja hlora gāze 60 grādu temperatūrā. ir viens no visprasīgākajiem nosacījumiem metāla apkures iekārtām; Hlors (Cl 2 ), ūdens tvaiki (parasti 0,5-2%) un temperatūras paaugstināšanās savienojas uz metāla virsmas, veidojot sālsskābi (HCl) un hipohlorskābi (HOCl). Titāns parasti ir izturīgs pret sauso hloru, bet pasīvā slāņa sadalīšanās dēļ mitruma klātbūtnē, kas pārsniedz 0,1%, tam ātri uzbrūk sausais hlors. Lai noteiktu, vai titāna elektriskā sildītāja caurule, kas ir pakļauta slapja hlora iedarbībai, ir droša pastāvīgai lietošanai vai tā ir nekavējoties jānomaina, ir nepieciešama reālistiska, uz lauka piemērojama prognozēšanas pieeja. Tradicionālās pārbaudes metodes (ultraskaņas biezums, radiogrāfija) nespēj noteikt agrīnus bojājumus, jo degradācija sākas ar pazemes hidrīda veidošanos vai lokalizētu bedrīšu veidošanos, pirms tiek konstatēts sienas zudums.

Mitrā hlora degradācijas mehānisms

Dažu minūšu laikā mitrs hlors saskarē ar titāna sildīšanas cauruli 60 grādu temperatūrā sāk reakciju secību. Hlors hidrolizējas līdz HCl un HOCl , samazinot lokālo pH līdz 2-3 . Skābā vidē TiO2 aizsargājošais pārklājums tiek izšķīdināts un atklātais titāns tiek atklāts. Paralēli korozijas laikā radītais atomu ūdeņradis izkliedējas titāna režģī. Titānam ir augsta afinitāte pret ūdeņradi un tas veido trauslus titāna hidrīda (TiH 2 ) trombocītus gar graudu robežām un alfa līstes kontaktiem. Šai hidrīda fāzei ir par aptuveni 17% vairāk tilpuma nekā sākotnējam titānam, kas izraisa iekšēju spriegumu, kas izraisa mikro{9}plaisas. Hidrīda trauslums rada nelielu nosakāmu sieniņu biezuma zudumu līdz katastrofālam lūzumam, salīdzinot ar parasto koroziju vai bedrēm. Lauka pētījumi no hlor-sārmu rūpnīcām atklāj, ka titāna sildītāji, kas pakļauti slapja hlora iedarbībai, uzrāda izmērāmu ūdeņraža absorbciju 50 stundu laikā pēc saskares, bet sieniņu biezums nemainās pirmo 500 stundu laikā.

Četras praktiskās prognozēšanas metodes, kuru pamatā ir{0}}piemērojamie mērījumi

Zelta standarts joprojām ir laboratorijas ūdeņraža analīze (LECO saplūšana), taču tai ir nepieciešama destruktīva paraugu ņemšana. Četras praktiskas metodoloģijas ir apstiprinātas ar reāliem kļūmju datiem, lai in situ prognozētu atlikušo kalpošanas laiku:

Ultraskaņas ātruma mērīšana; lokāls titāna elastības moduļa pieaugums hidrīda ražošanas dēļ. Parasto biezuma mērītāju var izmantot ātruma režīmā, lai izmērītu gareniskā viļņa ātrumu caur caurules sieniņu un noteiktu hidrīda koncentrāciju virs 300 ppm. Ātruma pieaugums par 1,5% salīdzinājumā ar sākotnējo līmeni (6100 m/s neeksponētam 2. pakāpes titānam pret . 6,190 m/s hidrīdam materiālam) liecina, ka ir patērēti aptuveni 40% no atlikušā mūža.

Virsmas cietības novērtējums (pārnēsājamā Lēba vai UCI metode) Titāna hidrīds ir daudz cietāks par pamata metālu (350 HV salīdzinājumā ar 180 HV 2. pakāpei). Bojājumu karte izriet no 5-10 cietības mērījumiem visā caurules garumā. Hidrīda saturs, kas pārsniedz 500 ppm, atbilst cietībai, kas ir augstāka par 240 HV, un dzīves patēriņam 60–70%.

Maza kupona apgrieztā lieces tests (destruktīvs, bet praktisks rezerves cauruļu sekcijām): salieciet 5 mm platu gredzena segmentu par 90 grādiem ap serdi, kas vienāds ar divkāršu caurules diametru. Neeksponēts titāns locīsies bez plaisāšanas. Materiāls ar hidrīda saturu 800 ppm vai vairāk saplīsīs ar redzamām plaisām. Šī pieeja nodrošina jā/nē lēmuma pieņemšanas punktu.

Electrochemical hydrogen probe (applied on the surface of the tube): A portable solid-state probe monitors the hydrogen activity at the metal surface. Readings >10-6 atm atbilst iekšējai ūdeņraža koncentrācijai, kas pārsniedz šķīdības robežu (~200 ppm 2. pakāpei pie 60 grādiem). Šai nesagraujošajai procedūrai nepieciešama virsmas tīrīšana, taču tā nodrošina ātru efektu.

Uz mērījumiem{0}}balstīts kalpošanas laika prognozēšanas modelis

Sekojošā tabula satur praktisku izvēles matricu titāna sildītāja caurulēm mitrā hlorā 60 grādu temperatūrā, pamatojoties uz parametriem, kas izmērāmi uz lauka.

Mērījumu rezultāts un bojājumu indikators, paredzamais atlikušais kalpošanas laiks, ieteicamā darbība un pamatojums
Ultraskaņas ātrums normāls (+/- 0.2%), cietība < 210 HV, lieces testā nav plaisu 80 līdz 100% no sākotnējā atlikušā kalpošanas laika Turpināt apkalpošanu. Veiciet ikmēneša atkārtotu{6}}pārbaudi. Likvidēta mitra hlora avota pārbaude.
Ātruma palielinājums par 0,5-1,0% Cietība 210–230 HV lieces tests ir izturēts 50–70% atlikušais (apmēram 500–1000 stundas pie 60 grādiem) Pārraugiet ik pēc divām nedēļām. Plānojiet nomaiņu 3 mēnešu laikā. Samaziniet ūdeņraža ražošanas ātrumu, samazinot sildītāja jaudas blīvumu par 30%
Ātruma palielinājums 1,0-1,8%, cietības palielinājums 230-260 HV, lieces tests uzrāda mikroplaisas spriegojuma pusē Atlikušie 20-40% (apmēram 150-300 stundas) Plānojiet nomaiņu nekavējoties (2 nedēļu laikā). Tikai avārijas dienestam pazeminiet darba temperatūru līdz 50 grādiem.
Velocity >1.8% increase, hardness >260 HV, lieces tests pilnībā pārtrauc. Atlikušas mazāk nekā 50 stundas Nekavējoties izņemiet no ekspluatācijas. Hidrīda koncentrācija pārsniedz sliekšņa līmeni (apmēram 1500 ppm). Gaidāma katastrofāla neveiksme.
Beyond Prediction Method Engineering

Šīs prognozēšanas metodes pieņem, ka mitrā hlora iedarbība ir beigusies. Sildītāja turpmāka pakļaušana slapja hlora iedarbībai izraisa eksponenciālu noārdīšanās paātrinājumu, un atlikušā mūža aplēses dažu dienu laikā ir nederīgas. Ar sienas biezuma mērīšanu vien nepietiek, jo caurule var zaudēt mazāk nekā 0,1 mm sienas un joprojām saturēt pietiekami daudz hidrīda, lai izraisītu katastrofālu lūzumu. Un vienmēr veiciet cietības pārbaudi vai ultraskaņas ātruma mērījumus papildus biezuma pārbaudēm, pārbaudot titāna sildītāju pēc slapja hlora iedarbības. Sildītājiem, kuriem ir veikti vairāki mitrās -sausības cikli (hlors, kam seko sausa darbība), hidrīda bojājumi uzkrājas un netiek novērsti, veicot turpmāku sauso apkopi. 7. pakāpes titānam (satur palādiju) ir daudz labāka izturība pret mitro hloru hidrīdēšanu nekā 2. pakāpei, un tā paredzamais dzīves ilgums tādos pašos apstākļos ir aptuveni 4 līdz 5 reizes ilgāks.

Zinošs novērtējums

Ja titāna elektriskā sildītāja caurule ir bijusi pakļauta mitrai hlora gāzei 60 grādu temperatūrā, nepaļaujieties tikai uz vizuālu pārbaudi vai vienkāršu biezuma mērīšanu. Iegādājieties pārnēsājamu ultraskaņas biezuma mērītāju, kas var izmērīt ātrumu, un kalibrētu cietības testeri. Caurulēm bez bāzes mērījumiem salīdziniet rādījumus ar rādījumiem, kas iegūti no tās pašas partijas neeksponēta gabala, vai ar publicētajām atsauces vērtībām konkrētai titāna kategorijai. Ja tiek apstiprināta ūdeņraža iedarbība, izmantojiet iepriekš minēto ietvaru, lai izveidotu{4}}uz risku balstītu pārbaudes programmu. Kritiskos lietojumos, kur ir iespējama ūdens tvaiku klātbūtne gāzes plūsmā, norādiet 7. pakāpes titānu un uzstādiet mitruma sensoru ar trauksmi pie 0,05% ūdens tvaiku. Šī pieeja materiālu atlasei un uzraudzībai pārveido neparastu hidrīda trausluma mehānismu par paredzamu un izsekojamu degradācijas procesu.