Đối với Máy sưởi bó ống titan được trang bị thêm vào thùng thép cacbon chứa 10% natri clorit ở 60 độ, Điện trở cách ly điện tối thiểu cần thiết để ngăn chặn sự hấp thụ hydro điện là bao nhiêu?

Natri clorit (NaClO2), 10% ở 60 độ là dung dịch oxy hóa dùng trong tẩy trắng và xử lý nước. Khi một lò sưởi bó ống titan được trang bị thêm vào một thùng chứa bằng thép carbon hiện có, một cặp điện được tạo ra vì titan cao hơn thép carbon. Thép carbon là cực dương và bị ăn mòn, còn titan là cực âm. Ở điện thế đủ âm, quá trình khử oxy và giải phóng hydro xảy ra ở cực âm trên titan. Hydro được tạo ra có thể được titan hấp thụ và gây ra hiện tượng giòn. Lò sưởi titan được cách điện với thùng thép carbon, do đó làm đứt mạch điện. Điện trở cách ly điện tối thiểu cần thiết để ngăn dòng điện vượt quá ngưỡng hấp thụ hydro (khoảng 0,1 mA/cm^2 trên bề mặt titan) là 1 megohm (1.000.000 ohm).

Cơ chế hấp thụ hydro điện trên titan trong chất điện phân clorit

When titanium is galvanically coupled to carbon steel in sodium chlorite solution, its surface potential is shifted to more negative values by cathodic polarization. Hydrogen evolution occurs at potentials more negative than around -0.7 V versus a silver-silver chloride reference electrode by the reaction 2H2O + 2e- ->H2 + 2Ô-. Hydro nguyên tử được tạo ra trên bề mặt titan và nó có thể thấm vào kim loại. Ở mật độ dòng điện > 0,1-0,2 mA/cm2, tốc độ hấp thụ hydro đủ cao để làm giòn vật liệu theo thời gian. Cách ly điện cung cấp đường dẫn điện trở cao trong mạch để giảm dòng điện đến giới hạn an toàn. Điện trở cách ly cần thiết được xác định từ chênh lệch điện thế và dòng điện cho phép.

Mối tương quan định lượng giữa khả năng hấp thụ hydro và khả năng cách điện

Đối với lò sưởi bó ống titan tiêu chuẩn (diện tích bề mặt 1 m2) và bình chứa bằng thép cacbon (diện tích bề mặt 10 m2) chứa 10% natri clorit ở 60 độ C, hiệu điện thế điện là khoảng 0,6 V. Dòng điện được tính bằng Igalv=ΔV / Risolation. i_Ti là mật độ dòng điện trên titan, bằng I_galv chia cho diện tích bề mặt titan. Trong trường hợp không có sự cách ly (R_isolation=0 Ω; chỉ xem xét điện trở dung dịch ~10 Ω), dòng điện là ~60 mA và i_Ti là 0,06 mA/cm², nằm dưới ngưỡng hấp thụ hydro, nhưng ở mức giới hạn và thay đổi theo hình học. Với R_isolation=10.000 ohms I_galv là khoảng 0,06 mA và i_Ti là 0,00006 mA/cm² hoặc 0,06 µA/cm² là an toàn. Đối với R_isolation=100.000 ohms (0,1 MΩ), I_galv xấp xỉ 0,006 mA và i_Ti=0.006 µA/cm 2, mang lại biên độ an toàn lớn. Nếu R_isolation=1,000.000 ohms (1 MΩ), I_galv là khoảng 0,6 µA và i_Ti là 0,0006 µA/cm 2 là không đáng kể và là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn. Cách ly vượt quá-được chỉ định (nhưng vẫn ổn) với R_isolation=10,000.000 ohms (10 MΩ).

Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ natri clorit đến khả năng cách ly cần thiết

Điện trở cách ly tối thiểu cần thiết phụ thuộc vào nồng độ natri clorit và nhiệt độ vận hành vì những điều này ảnh hưởng đến sự chênh lệch điện thế điện. Sự chênh lệch điện thế là 0,4 V ở 5% NaClO2 và 40 độ và điện trở cách ly tối thiểu đối với i_Ti<0.1 mA/cm2 is 0.5 MΩ. At 10% NaClO2 and 60°C the potential difference is 0.6 V and the minimum resistance is 1.0 MΩ. The potential difference is 0.7 V and the minimum resistance is 1.2 MΩ at 15% NaClO2 and 60°C. For 10% NaClO2 , potential difference is 0.8 V at 80oC . Minimum resistance 1.5 MΩ . At 20% NaClO₂, the potential difference is 0.9 V and the minimum resistance is 2.0 MΩ at 80°C.

Hướng dẫn xác minh và đặc điểm kỹ thuật về khả năng cách ly dịch vụ clorit

Bảng sau đây trình bày các cách đạt được điện trở cách ly tối thiểu và quy trình xác minh trong quá trình lắp đặt và kiểm tra định kỳ.

Phương pháp cách ly Xác minh điện trở dự kiến ​​(MΩ) trong quá trình cài đặt Xác minh định kỳ (6 tháng một lần)
PTFE gasket (3 mm) + PTFE bolt sleeves 10–100 Megohmmeter (500V) between heater and tank >1 MΩ PTFE gasket + ceramic-coated bolts 5–50 Megohmmeter (500V) >1 MΩ
Dielectric break coupling (PTFE spool) >100 Megohmmeter (500V) >10 MOA
Chỉ gioăng cao su (không khuyến nghị) 0,1–1 Megôm kế không ổn định (250V)
Liên hệ trực tiếp (không cách ly)<0.001 Continuity test (beep) Not applicable
Thiết kế khả năng chống cách ly và lựa chọn vật liệu xa hơn

Điện trở cách ly cần thiết không phụ thuộc vào cấp titan vì hoạt động điện của Cấp 2 và Cấp 7 là tương tự nhau. Độ dày thành cho phép hấp thụ hydro; một bức tường 2,0 mm có độ giòn bằng một nửa tốc độ của bức tường 1,0 mm ở cùng một tốc độ hấp thụ. Nếu không thể cách ly thì thùng thép cacbon phải được bảo vệ bằng ca-tốt. Điều này có thể dẫn đến nhiều điện thế âm hơn và do đó khả năng hấp thụ hydro trên titan lớn hơn. Kỹ thuật tối ưu là lắp đặt một bể chứa titan hoặc một bể lót nhựa-để loại bỏ hoàn toàn khớp nối điện. Thỉnh thoảng nên kiểm tra điện trở cách ly, tức là 6 tháng một lần vì các miếng đệm có thể bị dão và ốc vít có thể lỏng ra, làm giảm điện trở theo thời gian.

Thông số kỹ thuật được thông báo

Đối với thiết bị sưởi dạng bó ống titan được trang bị thêm vào thùng chứa bằng thép cacbon chứa 10% natri clorit ở 60 độ, cần cách ly điện với điện trở tối thiểu 1 MΩ, được đo giữa thiết bị gia nhiệt và thùng chứa bằng megohm kế 500V. Tất cả phần cứng lắp đặt phải sử dụng miếng đệm PTFE có độ dày tối thiểu 3 mm, ống bọc và vòng đệm bu lông PTFE. Các công trình lắp đặt hiện có: Đo điện trở cách ly trước khi đưa vào sử dụng. Nếu điện trở nhỏ hơn 1 MΩ, hãy thêm khớp nối ngắt điện môi hoặc thay thế miếng đệm. Trong quá trình vận hành, hãy đo lại điện trở 6 tháng một lần nếu điện trở giảm xuống dưới 0,5 MΩ, hãy kiểm tra và sửa chữa các thành phần cách ly. Không sử dụng phương pháp bảo vệ catốt thay vì cách ly vì nó sẽ làm tăng nguy cơ hấp thụ hydro trên titan. Kỹ sư ngăn chặn hiện tượng giòn do hydro điện hóa của bộ gia nhiệt titan trong dịch vụ natri clorit bằng cách duy trì điện trở cách ly trên 1 MΩ.