Mevcut Karbon Çelik Tankı, 95 derecede %25 Sülfürik Asit için Titanyum Daldırma Isıtıcılarla Yenilerken, Isıtıcı Paketi Konfigürasyonu Kaçak Akım Korozyonunu Nasıl Önlemeli?

Titanyum Isıtıcının Karbon Çelik Tanklarla-Yenilenmesinin Temel Değişimi
Geleneksel karbon çelik tankların yerine titanyum daldırma ısıtıcıların kullanılması galvanik uyumluluk sorunu yaratır. Tank 95 o C'de %25 sülfürik asit ile kullanılmaktadır. Böylece her iki malzeme ile aynı iletken elektrolit temas halinde olmaktadır. Titanyum asildir (seyreltik sülfürik asitte ca. +0.2 V'ye karşı Ag/AgCl korozyon potansiyeli) iken karbon çeliği aktiftir (Ag/AgCl'ye karşı yaklaşık −0,4 V). Tank duvarı titanyum ve karbon çeliği ile doğrudan temas halindedir ve karbon çeliğinin daha hızlı korozyonuna neden olan bir galvanik hücre oluşur. Kaynak, topraklama sistemleri veya yakındaki elektrokimyasal işlemlerden kaynaklanan kaçak akım da titanyum ısıtıcı demeti üzerinde yoğunlaşabilir. Isıtıcı demeti yapılandırması (ayrı titanyum tüplerin nasıl istiflendiği, desteklendiği ve elektriksel olarak nasıl izole edildiği)-bu başıboş ve galvanik akımların miktarını ve dağılımını doğrudan etkiler. Duvar kalınlığı, akımlar yoğunlaştığı zaman lokal saldırılara karşı direnci etkiler ancak asıl cevap elektriksel izolasyondur. Bu çalışma, karbon çeliği tankları yenilerken kaçak akım korozyonunu önlemek için konfigürasyon kurallarını belirtir.

Mekanik Bütünlüğe Etkisi: Galvanik ve Kaçak Akım Mekanizmaları
Titanyum ısıtıcı doğrudan karbon çeliği tank flanşına bağlanırsa montaj donanımı iki metali elektriksel olarak birleştirir. 95 derecede %25 H2SO4'teki titanyum-katot/karbon çeliği-anot temasında galvanik akım yoğunluğu 50-200 µA/cm 2 . kadar yüksek olabilir. Bu akım, karbon çeliğini yılda 0,5 ila 2,0 mm oranında yok edecektir; bu, 6 mm'lik bir tank duvarını 3 ila 12 yıl içinde delmeye yeterlidir. Daha da önemlisi, harici kaynaklardan (örn. kaynak redresörleri, katodik koruma sistemleri veya topraklanmamış güç kaynakları) gelen kaçak akımlar, titanyum ısıtıcı demeti boyunca düşük dirençli bir yol izleyebilir. Kaçak akımlar titanyum yüzeyinde yoğunlaşır çünkü titanyumun elektrik direnci (55 µΩ·cm) karbon çeliğinden daha düşüktür (çelik için 15–20 µΩ·cm gerçekten daha düşüktür, ancak titanyumun pasif kaplaması bir redresör görevi görür). Bu, titanyumun tank desteklerine temas ettiği veya demet tüplerinin kesiştiği noktalarda lokal çukurlaşma veya oluk oluşumuna neden olur. Duvar kalınlığı korozyona izin vermektedir: 1,2 mm Titanyum duvar, 6 yıl boyunca yılda 0,2 mm kaçak akım çukurlaşmasına dayanabilir. 2,0 mm'lik bir duvar 10 yıl dayanabilir. Ancak karbon çeliği tank duvarı da (normalde 6-10 mm) korozyona maruz kalır ve tankın değiştirilmesi, ısıtıcının değiştirilmesinden önemli ölçüde daha pahalıdır.

Termal Performansa Etkisi: Paket Aralığı ve Akım Dağıtımı
Isıtıcı demeti konfigürasyonu, elektrolit yoluyla mevcut dağılımı etkiler. Yakın şekilde düzenlenmiş titanyum tüpler (tüp dış çapının merkezi-ila{-merkez mesafesinin 3 katından az) başıboş akımlar için düşük dirençli bir kanal sağlar, akım yoğunluğunu paketin çevresinde (OD'nin. 4 5 katına kadar) yoğunlaştırır, akım tıkanıklığını ve yerelleştirilmiş saldırıyı azaltır. Daha geniş aralığın termal sonucu, daha büyük bir demet ayak izi ve muhtemelen daha düşük ısı transferi homojenliğidir, ancak bu, korozyonun önlenmesi için kabul edilebilir. Fiziksel alan ve elektriksel izolasyon önemlidir, ancak duvar kalınlığı değil. Mevcut dağıtım üzerinde hiçbir etkisi yoktur.

Kaçak Akımın Azaltılması için Paket Yapılandırması: Takasın Sentezi-kapalı
Paket Yapılandırması İşlevÖneri Kaçak Akım Korozyon Etkisi Termal Performans EtkisiÇekirdek Mühendisliği Gerekçesi
Boru aralığı (merkezden--merkeze{-)4 kat minimum boru dış çapı Mevcut yoğunlukta %50-70 azalma Daha büyük tank açıklığı gerektirir Elektrolit yoluyla elektrik direnci artan mesafeyle birlikte artar.
Tank flanş montajıPTFE veya PEEK contalar ve izoleli manşonlar Galvanik teması ortadan kaldırır Kaçak akım yolunda > %90 azalma Etki yok Galvanik devre, elektriksel izolasyonla kesilir.
İç kısımdaki tank borusu tutucusuİletken Olmayan (PTFE, seramik veya kaplamalı)Mevcut destek noktalarının vurgulanmasını önler Etkisi yoktur Titanyum ve karbon çeliği arasında metal{0}}metal-temasını önler.
Paket topraklama 10 Ω direnç aracılığıyla tek-noktalı topraklama Statik birikimi ve başıboş akım genliğini azaltır-Etkisi yoktur Direnç akım akışını sınırlar ancak potansiyel dalgalanamaz.
Duvar kalınlığı (akımın yoğunlaşabileceği bölgelerde)1,5 mm - 2.0 mm İzolasyonun başarısız olması durumunda korozyon toleransı Hafif termal ceza (1-2 derece daha yüksek yüzey) Daha kalın duvar, artık başıboş akımlardan kaynaklanan lokal çukurlaşmaya dayanabilir.
Paketin Ötesinde Mühendislik Elektrik İzolasyonu ve İzleme
Retrofitin en önemli aşaması titanyum ısıtıcı demeti ile karbon çelik tank arasında elektriksel izolasyonun sağlanmasıdır. Montaj flanşındaki PTFE contalar (3 mm kalınlığında), PTFE-kaplı saplamalar veya izolasyon manşonlarıyla birlikte > 100 M verir mi? 500 V DC'de direnç. Bu, galvanik devreyi keser ve başıboş akımları titanyumdan uzağa yönlendirir. Isıtıcı demeti ile tank toprağı arasına bir topraklama direnci (10-50 Ω) bağlanır. Bu, statik yük oluşumunu- önler ve arıza akımlarını sınırlar. Titanyum demeti ile tank duvarı arasındaki voltaj, izolasyon bozulmasının tespiti için periyodik olarak (yüksek empedanslı bir voltmetre ile) kontrol edilir. DC voltajı 0,5 V'tan fazlaysa aktif galvanik veya kaçak akım korozyonu olasılığı vardır.

Sonuç: Ana savunma duvar kalınlığı değil elektriksel izolasyondur
The titania immersion heaters for 25% sulphuric acid at 95°C were retrofitted to an existing carbon steel tank and electrical isolation of the titania from the carbon steel tank was required to prevent stray current and galvanic corrosion not increased titanium wall thickness. The suggested setup is PTFE isolation gaskets at all mounting locations, non-conductive tube supports (ceramic or PTFE), tube spacing of at least 4× OD, and single point grounding via a 10 Ω resistor. When properly isolated, the corrosion mechanism is uniform acid attack (0.02 – 0.05 mm per year) and a service life of 10+ years can be achieved with a conventional titanium wall thickness of 1.2 – 1.5 mm. Even a 3.0 mm titanium wall without insulation will not prevent the carbon steel tank against galvanic perforation. When specifying a retrofit heater bundle, expect documented electrical isolation testing (megger test at 500 V DC, >100 MΩ) ve bir topraklama şeması içerir. Isıtıcı imalatçısı pakete izolasyon kitleri ekleyecek ve tesisatçı sisteme enerji verilmeden önce izolasyonu kontrol edecektir.