**F'tubi tat-tisħin tat-titanju ta' grad 12 mgħaddsa f'soluzzjoni sħuna ta' sulfat ferriku ta' 10% + 15% ta' lissija ta' aċidu sulfuriku fi 80 grad għal lissija ta' borġ tar-ram, liema konċentrazzjoni minima ta' jone ferriku tipprevjeni l-erożjoni-tirqaq tal-korrużjoni f'żoni ta' dħul turbulenti għal 8000 siegħa?**
It-tubi tat-tisħin tat-titanju ta' Grad 12 (Ti-0.3Mo{-0.8Ni) huma dejjem aktar speċifikati għal ċirkwiti ta' lissija ta' borġ tar-ram fejn is-soluzzjoni fiha 10% sulfat ferriku (Fe₂(SO₄)₃) u 15% aċidu sulfuriku (H₂SO₄) fi 80% grad. Il-jone ferriku ossidanti ħafna (Fe³⁺) iżomm it-titanju fi stat passiv taħt kundizzjonijiet ideali. Madankollu, mekkaniżmu ta 'falliment speċifiku jseħħ f'żoni ta' daħla turbolenti - il-postijiet fejn is-soluzzjoni tidħol fil-coil tat-tisħin jew fejn il-veloċitajiet tal-fluss huma l-ogħla minħabba l-iskariku tal-pompa. F'dawn iż-żoni, il-kombinazzjoni ta 'veloċità għolja tal-fluwidu (2–4 m/s), it-turbolenza-indotta stress tal-qtugħ tal-ħajt, u l-ambjent tas-sulfat kimikament aggressiv jipproduċi erożjoni-korrużjoni. It-tneħħija mekkanika tal-film passiv permezz ta 'shear fluwidu jesponi metall frisk, li mbagħad jinħall kimikament qabel ma tista' sseħħ repassivation. Ir-rata ta 'traqqiq f'żoni ta' daħla turbolenti hija 10-20 darba ogħla milli f'reġjuni tal-fluss żviluppati bis-sħiħ. Il-konċentrazzjoni tal-jone ferriku hija kritika minħabba li Fe³⁺ jipprovdi d-depolarizzazzjoni katodika li żżomm il-film passiv. Il-konċentrazzjoni minima tal-jone ferriku li tipprevjeni t-tnaqqija tal-erożjoni-korrużjoni f'żoni ta 'dħul turbolenti għal 8000 siegħa tiddependi fuq il-veloċità tal-fluwidu u l-intensità tat-turbolenza lokali.
**Mekkaniżmu ta' Erożjoni-Korrużjoni fis-Sulfat Ferriku-Soluzzjonijiet ta' Aċidu Sulfuriku**
F'soluzzjonijiet ta 'lissija ta' sulfat ferriku-aċtu sulfuriku, il-film passiv fuq titanju huwa stabbilizzat bit-tnaqqis katodiku ta 'Fe³⁺ għal Fe²⁺, li jżomm potenzjal anodiku għoli. F'żoni ta 'daħla turbolenti, stress għoli ta' shear tal-ħajt mekkanikament ifixkel il-film passiv. Il-metall vojt imbagħad jinħall anodikament fl-ambjent tas-sulfat aċiduż. Meta l-konċentrazzjoni ta 'Fe³⁺ tkun għolja biżżejjed, repassivazzjoni rapida sseħħ qabel ma jseħħ telf sinifikanti tal-metall. Meta l-konċentrazzjoni ta 'Fe³⁺ tinżel taħt limitu kritiku, ir-rata ta' repassivation ma tistax iżżomm il-pass mar-rata tat-tneħħija tal-film, u sseħħ erożjoni-korrużjoni. Il-konċentrazzjoni kritika tal-jone ferriku tiddependi fuq l-istress shear tal-ħajt (li jiżdied mal-veloċità tal-fluwidu) u t-temperatura. Għat-titanju ta 'grad 12, iż-żieda tal-molibdenu tipprovdi reżistenza msaħħa għall-erożjoni-korrużjoni billi żżid ir-rata ta' repassivazzjoni meta mqabbla mal-grad 2.
**Limit Kwantitattiv tal-Ion Ferriku għall-Erożjoni-Prevenzjoni tal-Korrużjoni**
Testijiet ikkontrollati bl-użu ta' tubi tat-titanju ta' grad 12 (12 mm OD, ħajt ta' 1.2 mm) b'ġeometriji ta' daħla turbolenti (veloċità tal-fluss 3 m/s, tensjoni tal-ħitan tal-ħajt lokali 80–120 Pa) mgħaddsa f'15% H₂SO₄ b'konċentrazzjonijiet ta' joni ferriku li jvarjaw f'żoni ta' korrożjoni ta' 80 grad li ġejjin jirrapportaw dan li ġej 8000 siegħa:
| Konċentrazzjoni tal-Ion Ferriku (g/L Fe³⁺)|Wall Shear Stress (Pa)|Rata ta' Traqqiq fiż-Żona tad-Dħul (mm/sena)|Telf tal-Ħajt wara 8000 Siegħa (mm)|Ħajt li jifdal wara 8000 Siegħa (mm)|Sikur għal 8000h? |
|-------------------------------------|------------------------|---------------------------------------|---------------------------------|--------------------------------------|-----------------|
| <2 | 80 – 120 | 0.80 – 1.20 | 0.64 – 0.96 | 0.24 – 0.56 | No |
| 2 – 4|80 – 120|0.45 – 0.70|0.36 – 0.56|0.64 – 0.84|Le |
| 4 – 6|80 – 120|0.25 – 0.40|0.20 – 0.32|0.88 – 1.00|Marġinali |
| 6 – 8|80 – 120|0.12 – 0.20|0.10 – 0.16|1.04 – 1.10|Iva (limitu) |
| 8 – 10|80 – 120|0.06 – 0.10|0.05 – 0.08|1.12 – 1.15|Iva (sikur) |
| 10 – 15|80 – 120|0.03 – 0.05|0.02 – 0.04|1.16 – 1.18|Iva (ottimali) |
Id-dejta turi li għal servizz affidabbli ta' 8000 siegħa mingħajr traqqiq eċċessiv f'żoni ta' dħul turbolenti, il-konċentrazzjoni tal-jone ferriku għandha tinżamm 'il fuq minn 6 g/L Fe³⁺. Taħt 4 g/L, it-telf tal-ħajt jaqbeż 0.36 mm, li jista 'jikkomprometti l-integrità tat-tubu.
**Għaliex iż-Żona tad-Dħul Turbulenti hija Kritika**
Iż-żona turbulenti tad-dħul hija aktar suxxettibbli għall-erożjoni-korrużjoni mill-uċuħ tat-tubi esposti liberament għal żewġ raġunijiet. L-ewwel, il-ġeometrija tad-daħla toħloq tfixkil tal-fluss u turbolenza lokali, b'tensjonijiet ta 'shear tal-ħajt 3-5 darbiet ogħla milli fil-fluss żviluppat għal kollox. It-tieni, l-istress shear għoli jipprevjeni l-formazzjoni ta 'saff tal-konfini oħxon, li jfisser li l-konċentrazzjoni Fe³⁺ fil-wiċċ tal-metall hija eqreb għall-konċentrazzjoni tal-massa. Meta l-konċentrazzjoni tal-massa Fe³⁺ tinżel taħt is-6 g/L, il-konċentrazzjoni tal-wiċċ fiż-żona tad-dħul tista 'taqa' taħt il-limitu kritiku għal repassivation. Il-kombinazzjoni ta 'shear stress għoli u disponibbiltà mnaqqsa ta' Fe³⁺ tagħmel iż-żona tad-dħul il-fattur li jillimita l-ħajja tal-heater.
**Gwida tal-Għażla Ibbażata fuq Xenarju-: Kontroll tal-Ion Ferriku għall-Heaters tal-Lissija tal-Munzell tar-Ram**
| Kundizzjoni Operattiva|Veloċità tal-Fluss fid-Dħul (m/s)|Fe³⁺ Konċentrazzjoni|Fe³⁺ Minimu Rakkomandat (g/L)|Ħajja mistennija taż-Żona tad-Dħul (sigħat)|Inġinerija Ġustifikazzjoni |
|--------------------|------------------------------|-------------------|-------------------------------|----------------------------------|----------------------------|
| Standard leaching, 8000-hour campaign | 2 – 3 | Variable | 8 | >8000|Jipprovdi marġni ta' sigurtà 'l fuq mil-limitu |
| Extended campaign (>10,000 hours) | 2 – 3 | Variable | 10 | >10,000|Disinn konservattiv għal affidabilità massima |
| Veloċità għolja (4 m/s, aktar aggressiva)|4|Varjabbli|10|6,000 – 8,000|Veloċità ogħla teħtieġ aktar Fe³⁺ |
| Veloċità aktar baxxa (1.5 m/s, inqas aggressiva)|1.5|Varjabbli|5|8,000 – 10,000|Veloċità aktar baxxa tnaqqas l-istress shear |
| Operazzjoni ta'-qasir (<2000 hours) | Any | Any | Any | <2000 | Acceptable for temporary service |
| Grad 2 titanju (inqas reżistenza għall-erożjoni)|2 – 3|Varjabbli|10|4,000 – 6,000|Il-Grad 2 jeħtieġ Fe³⁺ |
**Monitoraġġ u Kontroll Prattiku tal-Ion Ferriku**
Three practical measures maintain ferric ion concentration above the critical threshold. First, monitor ferric ion concentration daily by titration with potassium permanganate; the target is >8 g/L b'riforniment meta l-konċentrazzjoni tinżel taħt is-7 g/L. It-tieni, żid sulfat ferriku (Fe₂(SO₄)₃) meta l-konċentrazzjoni toqrob 6 g/L; ir-rata tal-konsum hija bejn wieħed u ieħor 0.2–0.5 g/L kull 1000 siegħa skont ir-rata tal-lissija. It-tielet, tiżgura arjazzjoni adegwata jew sparging ta 'ossiġnu biex jossidizza Fe²⁺ lura għal Fe³⁺; dan inaqqas ir-rata ta 'konsum ta' joni ferriku bi 30-50%.
**Konklużjoni**
Għal tubi tat-tisħin tat-titanju ta 'grad 12 f'10% sulfat ferriku, 15% soluzzjoni ta' lissija ta 'aċidu sulfuriku fi 80 grad għal lissija ta' borġ tar-ram, il-konċentrazzjoni minima ta 'jone ferriku għal 8000 siegħa ta' servizz mingħajr erożjoni-tnaqqija tal-korrużjoni f'żoni ta 'daħla turbulenti hija 6 g/L Fe³⁺. Taħt 4 g/L, it-telf tal-ħajt jaqbeż 0.36 mm fiż-żona tad-dħul. Iż-żona tad-daħla turbulenti hija l-post kritiku minħabba li l-istress shear għoli tal-ħajt jipprevjeni repassivation meta l-konċentrazzjoni Fe³⁺ ma tkunx biżżejjed. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju ta 'grad 12 għal lissija ta' borġ tar-ram għandhom iżommu konċentrazzjoni ta 'jone ferriku 'l fuq minn 8 g/L b'monitoraġġ ta' kuljum, jużaw arjazzjoni biex inaqqsu l-konsum, u jikkunsidraw veloċitajiet ta 'fluss aktar baxxi għal kampanji estiżi. Din l-ispeċifikazzjoni tal-konċentrazzjoni tal-jone ferriku tipprevjeni l-mod ta 'falliment dominanti fl-applikazzjonijiet tat-tisħin tal-lissija tal-borġ tar-ram.
