Hướng dẫn khắc phục sự cố các hiện tượng hỏng hóc thường gặp của ống gia nhiệt titan trong bể lên men

Trong các thùng lên men axit hữu cơ dùng cho dược phẩm và thực phẩm, ống gia nhiệt bằng titan thường được sử dụng. Nhiều hiện tượng hư hỏng bất thường khác nhau sẽ xảy ra do hoạt động-lâu dài trong môi trường có hàm lượng đường cao, làm sạch CIP-bazơ bằng axit xen kẽ và luân chuyển nhiệt thường xuyên. Bài viết này mô tả các biểu hiện lỗi điển hình, nguyên nhân cơ bản về ăn mòn/cấu trúc, phương pháp phán đoán nhanh và các giải pháp có mục tiêu dành cho-nhân viên bảo trì tại chỗ.

1. Hiện tượng 1: Toàn bộ bề mặt ống có màu xám mờ đồng nhất, không có vết nứt, rò rỉ.
Gây ra
Lớp lỏng lẻo bên ngoài của màng thụ động TiO₂ liên tục bị mỏng đi do xói mòn xen kẽ bazơ axit nhẹ-lâu dài và lặp đi lặp lại. Màng không thể duy trì trạng thái sáng, đồng đều do thiếu oxy hòa tan trong môi trường. Lão hóa màng thụ động là trường hợp duy nhất xảy ra; xói mòn ma trận không có mặt.

Căn cứ phán quyết
Kiểm tra điện thế điện hóa thấp hơn một chút so với ngưỡng +150mV tiêu chuẩn; phép đo độ dày của tường không cho thấy bất kỳ sự mỏng đi rõ ràng nào.

Nghị quyết
Xả tuần hoàn toàn bộ bể bằng nước ấm, có ga sạch trong 24 giờ để tạo điều kiện cho quá trình tái tạo-thụ động tự nhiên.

Để thụ động hóa học, hãy ngâm vùng bị ảnh hưởng trong dung dịch hydro peroxide loãng nếu sự biến màu nghiêm trọng.

Đảm bảo nồng độ oxy hòa tan trong bể duy trì ở mức trên 6mg/L trong quá trình vận hành hàng ngày bằng cách tăng cường sục khí.

2. Hiện tượng 2: Tổn thất chiều dày thành cục bộ, tập trung ở các mối hàn và vùng phủ trầm tích, các hố sâu nhỏ rải rác
Gây ra
Dưới-sự ăn mòn kẽ hở trầm tích và môi trường vi mô yếm khí ở quy mô hữu cơ; vùng chịu ảnh hưởng nhiệt-của mối hàn có lớp màng thụ động giảm đi một cách tự nhiên, dẫn đến các điểm nóng ăn mòn được ưu tiên.

Căn cứ phán quyết
Độ mỏng thành cục bộ tại hố được phát hiện thông qua đo độ dày siêu âm; các vị trí hố phù hợp với các vị trí tích tụ trầm tích-lâu dài.

Nghị quyết
Chất lỏng làm sạch hỗn hợp axit citric-hydro peroxide được sử dụng để loại bỏ cặn cacbon hữu cơ nhỏ gọn.

Sử dụng chất đánh bóng siêu mịn-không chứa fluoride-để đánh bóng các vị trí hố, sau đó là quá trình-thụ động hóa toàn diện.

Rút ngắn chu trình làm sạch trực tuyến hàng tháng và tăng tốc độ dòng tuần hoàn để giảm độ bám dính của cáu cặn.

3. Hiện tượng 3: Ăn mòn tăng tốc cục bộ ở khu vực tiếp xúc với mặt bích, dẫn đến hiện tượng rỗ và mỏng mặt bích.
Gây ra
Ăn mòn điện là kết quả của sự tiếp xúc trực tiếp giữa mặt bích titan và giá đỡ bằng thép/mạ kẽm thiếu miếng đệm cách điện PTFE. Mật độ dòng ăn mòn được tăng tốc bởi-kim loại cực dương có diện tích nhỏ.

Căn cứ phán quyết
Sự ăn mòn chỉ được quan sát thấy ở các không gian tiếp xúc kim loại giữa mặt bích và các phụ kiện đỡ, trong khi các bề mặt ống khác vẫn không bị ảnh hưởng.

Nghị quyết
Cắt các vòng dẫn điện bằng cách tháo rời tất cả các kết nối và thêm các miếng đệm cách ly hoàn chỉnh bằng PTFE và các ống bọc bu lông cách điện.

Đánh bóng bề mặt của mặt bích bị ăn mòn và tiến hành xử lý thụ động lại.

Chúng tôi khuyên bạn nên thay thế các giá đỡ bằng kim loại bằng các giá đỡ bằng titan nguyên chất hoặc phủ PTFE{0}}để tiếp tục sử dụng.

4. Hiện tượng 4: Bề mặt ống có các vết nứt vi mô dày đặc-, bong tróc màng sau các chu kỳ tắt máy-làm nóng thường xuyên
Gây ra
Hệ số giãn nở nhiệt của màng thụ động TiO₂ giòn và chất nền titan không khớp nhau. Điều này dẫn đến ứng suất nhiệt theo chu kỳ, từ đó gây ra hiện tượng nứt và vỡ màng do sự tăng giảm nhiệt độ nhanh chóng.

Căn cứ phán quyết
Thân ống được bao phủ đồng đều bởi các vết nứt, trong đó các vết nứt nghiêm trọng nhất xảy ra ở những vị trí có chênh lệch nhiệt độ đáng kể. Hệ thống này không chứa bất kỳ ion florua trung bình nào.

Nghị quyết
Tiêu chuẩn hóa hoạt động: ngăn chặn việc khởi động toàn bộ-điện tức thời và làm nguội ống nóng bằng nước lạnh, điều chỉnh tốc độ làm nóng/làm mát ở mức Nhỏ hơn hoặc bằng 5 độ/phút.

Việc bảo trì hàng quý được tiến hành để sửa chữa các vết nứt vi mô-tích lũy thông qua việc triển khai quá trình-thụ động hóa toàn bộ.

Nên thực hiện thiết kế sưởi ấm mật độ năng lượng bề mặt thấp cho các ống mới được thay thế.

5. Hiện tượng 5: Thành ống tổng thể mỏng đi đồng đều, bề mặt nhám xỉn màu và vết khắc ma trận liên tục.
Gây ra
Môi trường hệ thống bao gồm các ion florua hoặc làm sạch bằng kiềm mạnh-nồng độ cao{1}} sôi lâu dài; florua/kiềm sôi liên tục hòa tan màng TiO₂ và ăn mòn đều chất nền titan.

Căn cứ phán quyết
Sự hiện diện của các ion florua được xác nhận bằng cách phát hiện chất lượng nước hoặc bằng cách sử dụng quy trình CIP kiềm nóng tiêu chuẩn vượt quá mức khuyến nghị. Ống bị mất độ dày thành đồng đều.

Nghị quyết
Điều chỉnh quy trình: ngừng đun sôi làm sạch bằng kiềm mạnh và trung hòa môi trường đến pH 11 để tránh ăn mòn florua.

Trong các hệ thống không thể tránh khỏi các ion florua, cần phải thay thế các ống gia nhiệt bằng titan bằng các lò sưởi được phủ hoàn toàn bằng PFA.

Giảm tần suất kiểm tra độ dày thành hàng tháng và xây dựng chiến lược thay thế trước.

6. Hiện tượng 6: Ống bị vỡ đột ngột không có vết ăn mòn bề mặt rõ ràng, mối hàn bị gãy giòn
Gây ra
Thiệt hại do giòn do hydro gây ra là kết quả của quá trình tẩy axit vô cơ-lâu dài. Hydro nguyên tử xuyên qua ma trận titan và tích tụ ở ranh giới hạt, gây ra vết nứt giòn do ứng suất nhiệt.

Căn cứ phán quyết
Hình thái giòn giữa các hạt thể hiện rõ ở phần đứt gãy và hồ sơ bảo trì chỉ ra rằng việc tẩy cặn bằng axit clohydric/sulfuric loãng thường xuyên được thực hiện mà không cần phải nung loại bỏ hydro sau{0}}ngâm.

Nghị quyết
Thay thế chất lỏng tẩy axit vô cơ bằng chất tẩy cặn hữu cơ axit citric nhẹ.

Sau khi làm sạch bằng axit vô cơ, bắt buộc phải nung để loại bỏ hydro ở nhiệt độ 120–150 độ trong thời gian 2–3 giờ.

Sàng lọc các khuyết tật hydro bên trong trên các ống titan dự phòng thông qua phát hiện lỗ hổng siêu âm một cách thường xuyên.

7. Hiện tượng 7: Thân ống titan không hề hấn gì và có lượng rò rỉ vừa phải ở các khe nối mặt bích.
Gây ra
Sự hư hỏng đàn hồi của miếng đệm là do quá trình đùn chu trình nhiệt thường xuyên, dẫn đến hình thành các kênh rò rỉ ở các vết nứt trên mặt bích, cũng như sự lão hóa, phồng rộp hoặc biến dạng của các miếng đệm kín.

Căn cứ phán quyết
Rò rỉ được giới hạn ở các bề mặt bịt kín của mặt bích, thân ống và các mối hàn vẫn không bị ảnh hưởng. Các miếng đệm cao su silicon thông thường có biểu hiện biến dạng giãn nở sau khi ngâm trong axit-kiềm kéo dài.

Nghị quyết
Thay thế tất cả các gioăng cao su thông thường bằng gioăng phẳng PTFE nguyên chất.

Trước khi lắp các miếng đệm mới, hãy kiểm tra xem mặt bích có phẳng và làm phẳng mọi bề mặt bịt kín không bằng phẳng hay không.

Thiết lập chu kỳ thay thế miếng đệm diễn ra nửa năm một lần đối với các dây chuyền sản xuất thường xuyên trải qua CIP axit{1}bazơ.

đầu vào:

Hiện tượng lỗi Nguyên nhân cốt lõi Nguyên nhân nhanh chóng-Biện pháp khắc phục trang web
Không có hố, sự biến màu xám đồng nhất trong toàn bộ ống. Thiếu oxy nhẹ, màng thụ động mỏng lão hóa. Quá trình thụ động lại-có thể đạt được bằng cách ngâm nước có ga ấm, điều này cũng giúp tăng cường khả năng sục khí của bể.
Rỗng và mỏng cục bộ ở khu vực mối hàn/trầm tíchD-kặn lắng kỵ khí ăn mòn kẽ hở Đánh bóng cục bộ, thụ động hóa học và loại bỏ cặn cacbon
Ăn mòn tập trung tại vị trí tiếp xúc với mặt bích Thiếu lớp cách nhiệt trong trường hợp ăn mòn điện giữa các kim loại khác nhau. Chèn miếng đệm cách ly PTFE giữa các phụ kiện bằng thép và titan.
Các vết nứt và bong tróc màng thụ động bề mặt Hư hỏng do ứng suất nhiệt do chu kỳ nhiệt nhanh Tái tạo-thụ động hàng quý, vận hành thay đổi nhiệt độ chậm
Nhìn chung, vết khắc trên tường và bề mặt không bằng phẳng là nhất quán. Đun sôi kiềm mạnh/florua trung bình đậm đặcThay đổi độ pH của môi trường hoặc chuyển sang ống gia nhiệt được phủ PFA.
Mối hàn bị đứt gãy đột ngột mà không có vết nứt trên bề mặt. Sự giòn do hydro gây ra do quá trình tẩy axit vô cơ. Thêm vào quá trình-làm sạch quá trình nung loại bỏ hydro và sử dụng quá trình tẩy cặn bằng axit hữu cơ.
Mối nối mặt bích rò rỉ trung bình, ống còn nguyên vẹnSự lão hóa của miếng đệm kín thông thường do sự phát triểnThay thế bằng miếng đệm PTFE có khả năng kháng hóa chất.
Tóm tắt cô đọng
Sau đây là sáu hư hỏng phổ biến nhất của ống gia nhiệt titan trong bể lên men: hư hỏng lão hóa màng thụ động, ăn mòn kẽ hở/điện hóa cục bộ, nứt do ứng suất nhiệt, ăn mòn đồng đều florua/kiềm, giòn hydro và hỏng phụ kiện bịt kín. Phương án sửa chữa thụ động, điều chỉnh tham số quy trình và thay thế vật liệu, kết hợp với phán đoán chính xác dựa trên vị trí lỗi và điều kiện làm việc trung bình, có thể loại bỏ các nguồn hư hỏng và kéo dài tuổi thọ chung của cụm gia nhiệt bằng titan.