ปริมาณของแข็งที่ละลายในน้ำสูงส่งผลต่ออายุการใช้งานของท่อทำความร้อนไทเทเนียมในน้ำเสียทางอุตสาหกรรมอย่างไร

ท่อทำความร้อนไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ความร้อนแก่ระบบบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความต้านทานต่อคลอไรด์และกรดอินทรีย์ได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม น้ำเสียทางอุตสาหกรรมหลายประเภทมีของแข็งที่ละลายน้ำได้สูง (เกลือ ไอออนของโลหะหนัก สารแร่แขวนลอย) ของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด (TDS) ในระดับสูงจะเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าปานกลาง เร่งการเกิดคราบตะกอน และเพิ่มการกัดกร่อนของรอยแยกเฉพาะจุด ซึ่งจะค่อยๆ ลดคุณภาพฟิล์มแพสซีฟไททาเนียมไดออกไซด์ และลดรอบการให้บริการของชุดทำความร้อน แม้ว่าจะไม่มีฟลูออไรด์หรือด่างร้อนเข้มข้นก็ตาม

ของแข็งที่ละลายในน้ำสูงช่วยปรับปรุงการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์น้ำเสียได้อย่างมาก น้ำสะอาดที่มี TDS ต่ำ- มีการเคลื่อนตัวของไอออนต่ำ ซึ่งจำกัดอัตราการกัดกร่อนของกัลวานิกและรอยแยก เมื่อความเข้มข้นของ TDS เพิ่มขึ้นมากกว่า 5000 มก./ลิตร ไอออนอิสระขนาดใหญ่จะช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าของของเหลวได้อย่างมาก รอยขีดข่วนหรือการเสียดสีเล็กๆ น้อยๆ บนฟิล์มพาสซีฟไทเทเนียมจะก่อให้เกิดเซลล์กัลวานิกขนาดเล็กโดยมีฟิล์มล้อมรอบอยู่ครบถ้วน ตัวกลางการนำไฟฟ้าสูง-ช่วยเพิ่มความเร็วในการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ทำให้ข้อบกพร่องที่พื้นผิวตื้นขยายออกไปเป็นหลุมลึกได้เร็วกว่าในน้ำที่มีความเค็ม-ต่ำมาก โซนเชื่อมที่มีฟิล์มออกไซด์ที่บางกว่าโดยเนื้อแท้จะกลายเป็นจุดที่มีการกัดกร่อนหลัก

การตกตะกอนด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดคราบแร่ธาตุหนาแน่นปกคลุมผนังท่อ ความสามารถในการละลายของเกลืออนินทรีย์ส่วนใหญ่ (แคลเซียม แมกนีเซียม ซัลเฟต คลอไรด์) จะลดลงอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิความร้อนสูงขึ้น ของแข็งที่ละลายน้ำได้สูงทำให้เกิดการสะสมของตะกรันอย่างรวดเร็วที่เกาะติดแน่นกับพื้นผิวไทเทเนียม ทำให้เกิดรอยแยกที่ปิดสนิทระหว่างสเกลและเมทริกซ์โลหะ ภายในรอยแยกขนาดเล็กนี้ ไอออนที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น คลอไรด์มีความเข้มข้นสูงกว่าน้ำเสียในกระแสหลักหลายสิบเท่า แม้ว่าไททาเนียมจะต้านทานระดับคลอไรด์ปกติได้ดี แต่ความเข้มข้นของคลอไรด์ที่มีเฉพาะจุดสูงพิเศษ-ภายใต้สเกลจะค่อย ๆ ละลายชั้นพาสซีฟด้านนอกอย่างช้าๆ และกระตุ้นให้เกิดการกัดกร่อนที่ซ่อนอยู่ภายใต้-การสะสมของคราบ ซึ่งไม่สามารถกำจัดออกได้ด้วยการชะล้างแบบธรรมดาตามปกติ

ไอออนที่ละลายในโลหะหนักทำให้เกิดอันตรายจากการกัดกร่อนของกัลวานิกขั้นที่สอง น้ำเสียที่มีค่า TDS สูงมักประกอบด้วยไอออนของเหล็ก แมงกานีส นิกเกิล และสังกะสี ไอออนของโลหะเหล่านี้จะตกตะกอนเป็นออกไซด์ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวท่อไทเทเนียมหลังการให้ความร้อน ตะกอนโลหะหนักที่ตกตะกอนมีศักยภาพของอิเล็กโทรดที่แตกต่างจากเมทริกซ์ไทเทเนียมบริสุทธิ์ ก่อตัวเป็นเซลล์กัลวานิกขนาดเล็กนับไม่ถ้วนกระจายอยู่ทั่วผนังท่อ แผ่นตะกอนแต่ละแผ่นทำหน้าที่เป็นแคโทด และไทเทเนียมที่โผล่ออกมาด้านล่างจะกลายเป็นขั้วบวก ทำให้เกิดหลุมขนาดเล็ก-ที่สม่ำเสมอกระจายไปทั่วพื้นผิวทำความร้อนตลอด-การทำงานในระยะยาว

สภาวะออกซิเจนละลายน้ำต่ำในน้ำเสีย-TDS สูงทำให้ความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองของฟิล์ม-แย่ลง ความเข้มข้นของเกลือสูงจะช่วยลดความสามารถในการละลายของออกซิเจนในน้ำ ฟิล์มพาสซีฟ TiO₂ อาศัยออกซิเจนละลายในการซ่อมแซมรอยขีดข่วนบนพื้นผิวและบริเวณที่บางลง การขาดออกซิเจนรวมกับการนำไอออนสูงทำให้เกิดความเสียหายเป็นสองเท่า: ฟิล์มพาสซีฟไม่สามารถสร้างใหม่ได้ทันเวลา ในขณะที่อิเล็กโทรไลต์ที่มีความนำไฟฟ้าสูง-จะช่วยเร่งปฏิกิริยาการกัดกร่อนที่จุดที่มีข้อบกพร่องทั้งหมด ถังเก็บน้ำเสียแบบคงที่ที่มีการไหลเวียนเป็นศูนย์ทำให้เกิดความเสี่ยงในการเสื่อมสภาพที่รุนแรงที่สุดสำหรับท่อทำความร้อนไทเทเนียม

มาตรการปรับเปลี่ยนตามเป้าหมายช่วยยืดอายุการใช้งานภายใต้สภาวะการทำงานที่มี TDS สูง ขั้นแรก ติดตั้งอุปกรณ์ปรับสภาพความอ่อนตัวแบบออนไลน์เพื่อลดปริมาณแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนและการตกตะกอนที่ช้า ประการที่สอง เพิ่มความเร็วการไหลของการไหลเวียนปานกลางให้สูงกว่า 1.2 ม./วินาที เพื่อลดการเกาะตัวของตะกอนบนผนังท่อ ประการที่สาม เพิ่มการทำความสะอาดการดองเป็นระยะๆ ด้วยกรดอินทรีย์อ่อนๆ เพื่อขจัดตะกรันแร่ที่สะสมอยู่ทุกเดือน ประการที่สี่ ติดตั้งอุปกรณ์เติมอากาศเพื่อเพิ่มออกซิเจนละลายน้ำให้สูงกว่า 6 มก./ลิตร เพื่อรักษาความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองของฟิล์มพาสซีฟ- ประการที่ห้า ลดรอบการตรวจสอบลงเหลือทุกสองเดือนเพื่อตรวจสอบความหนาของผนังและรูพรุนที่พื้นผิว

表格

สรุปโดยย่อ

ของแข็งที่ละลายน้ำได้สูงจะเพิ่มการนำน้ำเสีย ส่งเสริมการตกตะกอนของแร่ความร้อน และลดปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำ ร่วมกันเร่งฟิล์มบางแบบพาสซีฟที่บางลงและ-รูพรุนของท่อทำความร้อนไทเทเนียม การบำบัดล่วงหน้าเพื่อลดความเข้มข้นของเกลือ เพิ่มการไหลเวียนของของไหล และเสริมออกซิเจนที่ละลายน้ำสามารถลดความเสียหายจากการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ในระบบทำความร้อนน้ำเสียทางอุตสาหกรรม