วงจรทำความร้อนน้ำทะเลสำหรับแพลตฟอร์มวิศวกรรมนอกชายฝั่ง อ่างดองในโรงชุบด้วยไฟฟ้าและการบำบัดพื้นผิว อุปกรณ์บำบัดน้ำกร่อยไฮเปอร์เกลือ และภาชนะทำปฏิกิริยาเคมีที่มีคลอไรด์-เข้มข้นถูกโจมตีอย่างต่อเนื่องโดยไอออนคลอไรด์ที่มีความเข้มข้นสูง-และสารละลายกรดอ่อนที่ไม่-ออกซิไดซ์ในระหว่างดำเนินการผลิต ท่อทำความร้อนที่ทำจากสเตนเลสสตีล 316 ทั่วไปไวต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกภายใต้การแช่คลอไรด์สูง-ในระยะยาว- ซึ่งมักทำให้เกิดการทะลุผนังท่อ การรั่วไหลปานกลาง และการสูญเสียการปิดการผลิตโดยไม่ได้วางแผนไว้ องค์ประกอบการทำความร้อนแบบบุด้วย PFA- ถูกปิดไว้ที่อุณหภูมิการใช้งานต่อเนื่องสูงสุด 250 องศา ไม่สามารถตอบสนองพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีอุณหภูมิปานกลางและสูง- ที่จำเป็นสำหรับกระบวนการทางเคมีบางอย่างได้ เครื่องทำความร้อนแบบควอทซ์ผสมจะสูญเสียความเสถียรทางเคมีโดยสิ้นเชิงเมื่อสัมผัสกับของเหลวอัลคาไลน์ และสามารถใช้ได้เฉพาะกับการทดสอบกรดแก่เดี่ยวที่มีอุณหภูมิสูงแบบคงที่เท่านั้น
ท่อทำความร้อนไททาเนียมบริสุทธิ์ที่เป็นของแข็งอาศัยฟิล์มแพสซีฟไททาเนียมไดออกไซด์ที่มีความหนาแน่น-สร้างขึ้นเองบนพื้นผิว สามารถป้องกันการซึมผ่านของคลอไรด์ไอออนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เป็นวัสดุสิ้นเปลืองให้ความร้อนที่ป้องกันการกัดกร่อน-สำหรับน้ำทะเล น้ำเกลือ และตัวกลางออกซิไดซ์ที่เป็นกรดที่ไม่- เอกสารนี้อธิบายจุดแข็งของวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์ ข้อจำกัดในการใช้งานตามวัตถุประสงค์ และข้อกำหนดการเลือกทางวิศวกรรมที่เป็นมาตรฐาน โดยแนบมาพร้อมกับตารางเปรียบเทียบพารามิเตอร์หลาย-ที่เขียนขึ้นใหม่สำหรับท่อทำความร้อนกระแสหลักสี่ประเภท
1. ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพหลักของวัสดุไทเทเนียมบริสุทธิ์
โลหะไทเทเนียมสามารถสร้างฟิล์มป้องกันไทเทเนียมไดออกไซด์ขนาดกะทัดรัด{0}}ที่ไม่ละลายน้ำได้โดยอัตโนมัติในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ ซึ่งจะตัดเส้นทางการแทรกซึมของไอออนคลอไรด์โดยพื้นฐาน และแก้ไขข้อบกพร่องร้ายแรงจากการกัดกร่อนอย่างรวดเร็วของเหล็กกล้าไร้สนิมในน้ำทะเลและน้ำเค็ม แม้จะแช่น้ำทะเล น้ำกร่อยใต้ดิน และคลอรีน-เป็นเวลานาน-ซึ่งมีของเหลวในการดอง ตัวท่อจะไม่เกิดข้อบกพร่องจากการกัดกร่อนเฉพาะจุด เช่น หลุมการกัดกร่อน
ในแง่ของประสิทธิภาพทางความร้อนและทางกล อุณหภูมิในการทำงานที่ปลอดภัย-ในระยะยาวสูงถึง 770 องศา ซึ่งเกินขีดจำกัดด้านบนของอุณหภูมิของท่อทำความร้อนที่เคลือบฟลูออโรเรซิ่นมาก วัสดุนี้มีความเหนียวเป็นเลิศ ต้านทานการสั่นสะเทือน และต้านทานการเสียรูป ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรง รวมถึงการกำจัดของเหลวหมุนเวียนที่ขับเคลื่อนโดยปั๊มน้ำ และการสั่นของการกวนภายในกาต้มน้ำปฏิกิริยา โดยไม่มีความเสี่ยงต่อการแตกหักแบบเปราะที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์ควอตซ์ นอกจากนี้ ฟิล์มแพสซีฟยังมีความสามารถในการซ่อมแซมตัวเอง-หลังจากเกิดรอยขีดข่วนเล็กน้อย ซึ่งช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการดำเนินงาน-โดยไม่-หยุดการทำงานในระยะยาวอีกด้วย
2. ตารางเปรียบเทียบพารามิเตอร์ที่จัดเรียงใหม่สำหรับท่อทำความร้อนสี่ประเภท
表格
| หมวดท่อทำความร้อน | เกรดต้านทานการกัดกร่อนของคลอไรด์ | อุณหภูมิบริการระยะยาวสูงสุด- | ความเข้ากันได้กับสื่ออัลคาไลน์ | ประสิทธิภาพการป้องกันการกระแทกทางกล- | การประเมินเศรษฐกิจแบบครบวงจร |
|---|---|---|---|---|---|
| ท่อทำความร้อนไทเทเนียมบริสุทธิ์ | เกรดสูงสุด เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพการทำงานของน้ำทะเลและน้ำเกลือ | 770 องศา | การกัดกร่อนที่สม่ำเสมอโดยรวมไม่ดีเกิดขึ้นในด่างเข้มข้นที่มีความเข้มข้นสูง | ความเหนียวสูง ประสิทธิภาพการป้องกัน-การสั่นสะเทือนและป้องกัน-การกัดกร่อนที่โดดเด่น | ต้นทุนวัตถุดิบสูง มีขอบเขตปานกลางที่จำกัด |
| ท่อเหล็กสแตนเลส 316 | เกรดปานกลาง มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุนภายใต้ความเข้มข้นของคลอไรด์สูง | 550 องศา | ความทนทานปานกลางต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างอ่อน | ทนต่อการสึกหรอและทนต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม | ต้นทุนการซื้อครั้งเดียว-ต่ำ อายุการใช้งานสั้นในสภาพแวดล้อมน้ำเค็ม |
| ท่อความร้อนควอตซ์ผสม | ไม่มีการป้องกันการกัดกร่อนของคลอไรด์ตามเป้าหมาย | 1180 องศา | ไม่ถูกต้องโดยสิ้นเชิงในสารละลายอัลคาไลน์ | เปราะมาก แตกง่ายภายใต้แรงสั่นสะเทือนและการชน | ต้นทุนการเปลี่ยนทดแทนสูงหลังจากการแตกหัก เฉพาะสำหรับปฏิกิริยากรดในห้องปฏิบัติการคงที่เท่านั้น |
| ท่อห่อหุ้ม PFA | ผลกระทบจากสิ่งกีดขวางที่เสถียรก่อนที่การเคลือบจะล้มเหลว | 250 องศา | ความสามารถในการปรับตัวที่ดีเยี่ยมสำหรับสภาพการทำงานที่สลับกรด-เบส | อ่อนแอง่ายต่อการถูกเจาะด้วยสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็ง | ต้นทุนโดยรวมปานกลาง ใช้ได้กับการกัดกร่อนเชิงซ้อนเชิงซ้อนที่อุณหภูมิต่ำ-เท่านั้น |
3. ข้อเสียโดยธรรมชาติและข้อจำกัดการใช้งานที่เข้มงวดของท่อทำความร้อนไทเทเนียม
ประการแรกและสำคัญที่สุด ไทเทเนียมบริสุทธิ์มีข้อบกพร่องด้านความต้านทานด่างอย่างเห็นได้ชัด เมื่อแช่ในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งมีความเข้มข้นของด่างสูง- ฟิล์มแฝงที่พื้นผิวจะถูกละลายอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้ผนังท่อบางลงและการกัดกร่อนโดยรวมสม่ำเสมอ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งต้องห้ามโดยเด็ดขาดสำหรับสภาพการทำงานที่ต้องแช่ตัวด้วยด่างร้อน-เป็นเวลานานและสลับระหว่างตัวกลางที่เป็นกรดและด่างบ่อยครั้ง
ประการที่สอง ไทเทเนียมไม่สามารถต้านทานตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้ เช่น -กรดไนตริกที่มีความเข้มข้นสูงในการออกซิไดซ์ สารที่มีฟลูออไรด์- และก๊าซคลอรีนแห้ง ซึ่งจะนำไปสู่ความล้มเหลวในการกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกัน ราคาตลาดของวัตถุดิบไทเทเนียมก็สูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก ส่งผลให้มีค่าใช้จ่ายในการจัดซื้อเพียงครั้งเดียว-มากเกินไป การนำท่อไทเทเนียมมาใช้ในสภาพการทำงานทั่วไปที่มีปริมาณคลอไรด์ต่ำและมีระดับการกัดกร่อนเล็กน้อยนั้นไม่สมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจ
4. ข้อเสนอแนะและบทสรุปการคัดเลือกทางวิศวกรรม
ท่อทำความร้อนใต้น้ำไทเทเนียมบริสุทธิ์เป็นผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบทำความร้อนที่ใช้กับการไหลเวียนของน้ำเกลือที่มีคลอไรด์สูง- การทำความร้อนด้วยน้ำทะเล การชุบของเหลวด้วยไฟฟ้า และตัวกลางที่เป็นกรดอ่อนที่ไม่-ออกซิไดซ์ ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบโครงร่างเบื้องต้น วิศวกรต้องตรวจสอบว่าตัวกลางในกระบวนการไม่มีสารประกอบอัลคาไลเข้มข้นหรือฟลูออไรด์ที่มีความเข้มข้นสูง-ในอุณหภูมิสูง สำหรับกระบวนการอัลคาไลน์ที่อุณหภูมิสูง- สภาพแวดล้อมสลับของกรดที่มีอุณหภูมิ-ฐานต่ำ- และปฏิกิริยาการทำให้กรดบริสุทธิ์บริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูง-สูง-สูงเป็นพิเศษ ท่อทำความร้อนแบบห่อหุ้ม PFA หรือส่วนประกอบการทำความร้อนแบบเคลือบฟันสามารถใช้เป็นโซลูชันทางเลือกได้ การจับคู่คุณลักษณะของวัสดุโดยธรรมชาติทางวิทยาศาสตร์กับสภาพการทำงานของกระบวนการจริงช่วยให้มั่นใจได้{11}}การทำงานของอุปกรณ์ทำความร้อนที่ปลอดภัยและมีเสถียรภาพในระยะยาว และควบคุมต้นทุนการลงทุนโครงการทั้งหมดได้อย่างสมเหตุสมผล
