Đối với Thanh nhiệt Titan được sử dụng để làm tan chảy sáp Paraffin ở 80 độ và thỉnh thoảng quá nóng đến 120 độ, Thời gian quá nóng tích lũy tới hạn (giờ) trước khi sáp phân hủy thành axit cacboxylic tấn công Titan là bao nhiêu?

Sáp parafin được nấu chảy ở nhiệt độ 80 độ cho nhiều hoạt động công nghiệp như sản xuất nến, đúc mẫu chảy và sơn phủ. Thanh nhiệt titan có thể áp dụng cho dịch vụ này ở nhiệt độ hoạt động bình thường. Đôi khi xảy ra hiện tượng quá nhiệt đến 120 C do bộ điều chỉnh nhiệt bị hỏng hoặc truyền nhiệt kém gây ra sự suy giảm nhiệt của sáp parafin. Sự phân hủy này làm phát sinh các axit cacboxylic, bao gồm axit axetic, axit formic và stearic, do quá trình oxy hóa và nứt. Các axit này tấn công màng thụ động titan và gây ra hiện tượng rỗ và ăn mòn đồng đều. Thời gian quá nóng tích lũy quan trọng là 100 giờ ở 120 độ trước khi nồng độ axit trở nên hung hãn. Nồng độ axit trên 500 ppm và tốc độ ăn mòn titan tăng từ dưới 0,01 mm mỗi năm lên 0,1-0,3 mm mỗi năm nếu vượt quá ngưỡng.

Cơ chế phân hủy parafin và hình thành axit ở nhiệt độ cao

Sáp paraffin ổn định ở 80 độ và không bị biến chất đáng kể. Ở 120 độ xảy ra quá trình oxy hóa nhiệt: hydrocacbon parafin (C20–C40) phản ứng với oxy hòa tan trong đó tạo thành rượu, aldehyd và cuối cùng là axit cacboxylic. Phản ứng xảy ra thông qua một quá trình gốc tự do. Các axit thu được sẽ ăn mòn titan vì chúng kết hợp các ion titan và phá hủy màng thụ động. Mối quan hệ Arrhenius chỉ ra rằng tốc độ suy giảm gần gấp đôi khi nhiệt độ tăng thêm 10 độ trên 100 độ. Sau khi axit được tạo ra, chúng vẫn tồn tại trong sáp và sẽ tiếp tục làm hỏng bề mặt titan ngay cả khi nhiệt độ giảm xuống 80 độ.

Sự hình thành axit định lượng và tốc độ ăn mòn so với thời gian quá nhiệt

Các thử nghiệm có kiểm soát với sáp parafin (nhiệt độ nóng chảy 55 độ, hàm lượng dầu<1%) at 120°C have indicated the following acid concentrations and Grade 2 titanium corrosion rates. The TAN is below 0.1 mg KOH/g, the titanium corrosion rate is below 0.01 mm per year and the surface is bright at 0 hours of the entire overheating at 120°C (typical operation at 80°C only). After 25 h overheating, the TAN is 0.3-0.6 mg KOH/g, the corrosion rate is 0.01-0.03 mm/yr and little etching is observed on the surface. At 50 h, TAN increases to 0.6–1.2 mg KOH/g, the corrosion rate increases to 0.03–0.08 mm/year and widespread etching may be observed. At 100 hours (critical threshold), the TAN is 1.2-2.5 mg KOH/g , corrosion rate is 0.08-0.15 mm per year and pitting initiates with a pit density of 5-20 pits per cm2 . After 200 h, the TAN is 2.5-5.0 mg KOH/g. The corrosion rate is 0.15-0.30 mm per year and pitting is serious with a pit depth of 0.1-0.3 mm. Corrosion rate >0.3 mm/yr and perforation of 1.2 mm wall at 500 hrs in 2000–4000 hrs. TAN >5 mg KOH/g.

Ảnh hưởng của công thức sáp và lượng oxy sẵn có đến tốc độ hình thành axit

Tốc độ phân hủy phụ thuộc vào thành phần sáp và lượng oxy sẵn có. Sáp paraffin có hàm lượng dầu cao hơn sẽ phân hủy nhanh hơn. 60 giờ thành 1,0 mg KOH/g TAN ở 120C đối với hàm lượng dầu 2% so với. 100 giờ đối với sáp dầu-ít. Cấu trúc phân tử phân nhánh của sáp vi tinh thể khiến nó phân hủy chậm hơn sáp parafin. Thời gian quá nhiệt tích lũy tới hạn có thể kéo dài đến 200 giờ nhờ hoạt động dọn sạch gốc tự do của các chất chống oxy hóa chẳng hạn như butylat hydroxytoluene (BHT) ở tốc độ 500 phần triệu. Việc phủ nitơ để loại trừ oxy sẽ ngăn chặn hoàn toàn việc tạo ra axit nhưng nhìn chung không thực tế trong các bể nấu chảy. Quá nhiệt liên tục còn tệ hơn quá nhiệt liên tục vì khi mở bình chứa, oxy mới sẽ được đưa vào.

Hướng dẫn giảm thiểu và thời gian quá nhiệt tích lũy nghiêm trọng

Bảng dưới đây chỉ ra thời gian tích lũy quá nhiệt quan trọng ở các nhiệt độ khác nhau đối với sáp parafin và các biện pháp được khuyến nghị cho lò sưởi titan cấp 2.

Quá nóng Nhiệt độ ( độ ) Thời gian tích lũy tới hạn tới 1,0 mg KOH/g TAN (giờ)-Gia nhiệt quá mức ở 80 độ , dẫn đến tốc độ ăn mòn (mm/năm)Hành động được đề xuất
100 500 0.02-0.05 Có thể chấp nhận được; kiểm tra hàng năm. 110 200 0.03-0.06 Có thể chấp nhận được; kiểm tra hàng quý. 120 100 0.08-0.15 Thay sáp nếu vượt quá. 130 50 0.10-0.20 Lắp bộ bảo vệ quá nhiệt. 140 25 0.15-0.30Thêm chất chống oxy hóa; Titan cấp 7 150 10 0.20–0,40 Thiết kế lại lò sưởi với giới hạn nhiệt độ Kỹ thuật vượt quá khả năng kiểm soát thời gian quá nhiệt

Khả năng chống ăn mòn axit bị ảnh hưởng rất nhiều bởi loại titan. Tốc độ ăn mòn trong sáp axit thấp hơn theo hệ số 2–3 đối với loại 7 (palađi ổn định) và thời gian quá nhiệt tới hạn tăng lên 250 giờ ở 120 độ. Độ dày của thành cho phép cho phép ăn mòn: một bức tường 2,0 mm bị ăn mòn 0,15 mm mỗi năm do sáp xuống cấp có tuổi thọ kéo dài trong 13 năm. Nếu TAN lớn hơn 1,5 mg KOH/g thì phải thay sáp. Việc bổ sung 0,1% natri cacbonat vào sáp sẽ trung hòa axit và tránh sự tấn công của titan, nhưng có thể làm giảm đặc tính của sáp. Không quá nóng. Có cảm biến nhiệt độ và cảnh báo ở 100 độ và tắt lò sưởi ở 110 độ.

Tạo một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

- một thanh nhiệt titan làm nóng chảy sáp parafin ở 80 độ C với quá nhiệt định kỳ đến 120 độ C. Tổng thời gian quá nóng không được vượt quá 100 giờ trong suốt vòng đời của lò sưởi. Lắp đặt cảm biến nhiệt độ cùng với máy ghi dữ liệu để ghi lại toàn bộ thời gian trên 100 độ. Nếu tổng thời gian vượt quá 100 giờ, hãy thay đổi lượng sáp và kiểm tra bề mặt gia nhiệt xem có bị rỗ không. Đối với các ứng dụng thường xuyên hoặc không thể tránh khỏi sự tích tụ nhiệt, hãy chỉ định titan cấp 7 và thêm chất chống oxy hóa BHT 500 ppm vào sáp. Vận hành: Đo tổng số axit của sáp 6 tháng một lần. Thay sáp nếu tổng chỉ số axit đạt 1,5 mg KOH/g. Kỹ sư giữ tổng thời gian quá nhiệt dưới giới hạn tới hạn là 100 giờ, do đó tránh được sự suy giảm chất parafin và sự tấn công tiếp theo của axit vào bộ gia nhiệt bằng titan.