F'servizz ta 'ilma baħar sħun (60-90 grad, 3-4% salinità), il-ħiters PFA jipproteġu l-qalba tal-metall minn attakk kimiku dirett. Madankollu, difetti mikroskopiċi jew mogħdijiet ta 'permeazzjoni eventwalment jippermettu li l-joni tal-klorur jilħqu l-qalba. Ladarba l-klorur jikkuntattja l-metall, il-qsim tal-korrużjoni tal-istress (SCC) isir il-mekkaniżmu ta 'falliment dominanti. Qalba tat-titanju Grad 2 tirreżisti SCC indott tal-klorur-kważi indefinittivament, filwaqt li qalba Incoloy 825 tixxaqqaq fi żmien xhur sa ftit snin taħt stress tensili. Id-differenza toħroġ mill-istabbiltà passiva tal-film: it-titanju jifforma saff ta' TiO₂ tenaċi li waħdu-fejqan malajr fil-preżenza ta' ossiġnu jew ilma. Incoloy jifforma film ta 'ossidu tal-kromju (Cr₂O₃) li huwa vulnerabbli għall-attakk tal-joni tal-klorur, li jwassal għal pitting u bidu ta' xquq sussegwenti. Għal ħiters PFA f'ambjenti ta 'ilma baħar sħun jew salmura, qalba tat-titanju testendi l-ħajja tas-servizz b'5-10 × meta mqabbla ma' Incoloy.
Mekkaniżmu ta' Klorur-Ikkawżat Stress Cracking fuq Incoloy
Incoloy 825 (Ni-Cr-Mo-Fe) jiddependi fuq film passiv tal-ossidu tal-kromju għar-reżistenza għall-korrużjoni. Fl-ilma baħar sħun, il-joni tal-klorur jassorbu fuq il-wiċċ tal-film, u jfixkluh lokalment. Il-metall espost jinħall, u jifforma ħofra. Fil-ponta tal-ħofra, l-ambjent aċiduż, rikk-klorur jipprevjeni ri-passivazzjoni. L-istress tat-tensjoni (minn espansjoni termali jew stress residwu tal-manifattura) jikkonċentra fil-fossa, u jibda xquq. Ladarba tifforma qasma, tippropaga transgranularly permezz tal-Incoloy. Għal heater PFA b'kisja miksura jew klorur permeated, il-qalba Incoloy tipikament tfalli fi żmien 1,000-5,000 siegħa f'80 grad, anki jekk il-PFA jidher intatt. Il-qasma tikkawża li l-qalba titlef il-kontinwità elettrika jew il-bażi għall-PFA, u b'hekk tiskatta l-ħsara tal-heater.
Titanju Grad 2 (kummerċjalment pur) jifforma film TiO₂ li huwa estremament stabbli f'ambjenti tal-klorur. Il-film jirriforma kważi istantanjament jekk ikun bil-ħsara, sakemm ikun preżenti l-ossiġnu jew l-ilma. L-ilma baħar fih ossiġnu maħlul biżżejjed. Il-joni tal-klorur ma jfixklux il-film TiO₂; fil-fatt jistabbilizzawh. It-titanju huwa immuni għall-klorur SCC f'temperaturi taħt il-120 grad. Fl-ilma baħar sħun, il-qlub tat-titanju ma juru l-ebda SCC wara 50,000+ siegħa ta 'espożizzjoni, anke meta stressati mekkanikament.
Prestazzjoni Komparattiva fl-Ilma Baħar sħun (80 grad, 3.5% NaCl, 50 MPa applikat stress fuq il-qalba)
| Materjal tal-qalba tal-metall | Film Passiv | Ħin għall-Pitting (sigħat) | Ħin għall-Inizjazzjoni tal-Xaqq (sigħat) | Ħin għall-falliment (sigħat) | Modalità ta' Falliment Dominanti | Ħajja Relattiva |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Incoloy 825 (kif-riċevut) | Cr₂O₃ | 500–1,000 | 1,000–2,000 | 2,000–5,000 | SCC transgranulari | 1.0× |
| Incoloy 825 (passivat) | Cr₂O₃ | 1,000–2,000 | 2,000–4,000 | 4,000–8,000 | SCC | 1.5–2.0× |
| Titanju Grad 2 (ittemprat) | TiO₂ | >50,000 (xejn) | >50,000 | >50,000 | Xejn (falliment duttili possibbli) | >10× |
| Titanju Grad 7 (Pd-ligat) | TiO₂ | >50,000 | >50,000 | >50,000 | Xejn | >10× |
| Stainless Steel 316L | Cr₂O₃ | 200–500 | 500–1,000 | 1,000–2,000 | Pitting + SCC | 0.3–0.5× |
Evidenza fuq il-post minn skambjaturi tas-sħana tal-baħar
Impjant tal-enerġija kostali uża ħiters PFA b'qalba Incoloy 825 fi skambjatur tas-sħana mkessaħ bl-ilma baħar-(80 grad ). Il-ħiters fallew kull 12-18-il xahar minħabba qsim tal-qalba. Analiżi ta' wara-falliment uriet penetrazzjoni tal-klorur permezz ta' vojt mikroskopiċi ta' PFA u SCC sussegwenti tal-Incoloy. L-impjant biddel il-ħiters b'għata PFA identiċi iżda qlub tat-titanju Grad 2. Wara 5 snin ta 'tħaddim kontinwu, ma seħħ l-ebda falliment. Il-qlub tat-titanju ma wrew l-ebda pitting jew qsim. L-impjant issa jispeċifika qlub tat-titanju għall-ħiters PFA kollha tal-ilma baħar-esposti.
Għaliex Incoloy Għadu Komuni u Meta Huwa Aċċettabbli
Incoloy jibqa' użat ħafna minħabba li huwa inqas għali (madwar 50% tal-ispiża tat-titanju) u jaħdem b'mod adegwat f'ambjenti mhux-klorur jew f'temperaturi aktar baxxi (<50°C). For freshwater or deionized water service, Incoloy cores can last 10+ years. For hot seawater, brine, or any chloride-rich environment above 60°C, Incoloy is a liability. The additional cost of titanium (typically $200–500 per heater) is recovered after one prevented failure event.
Rakkomandazzjonijiet tad-Disinn għas-Servizz tal-Klorur
| Ambjent | Konċentrazzjoni tal-klorur | Temperatura | Materjal Core Rakkomandat | Motivazzjoni |
|---|---|---|---|---|
| Ilma ħelu (dejonizzat) | <10 ppm | Kwalunkwe | Incoloy (kost-effettiv) | L-ebda riskju SCC |
| Ilma salmastru | 100–1,000 ppm | <50°C | Incoloy | Aċċettabbli |
| Ilma salmastru | 100–1,000 ppm | >60 grad | Titanju Grad 2 | Riskju SCC 'il fuq minn 60 grad |
| Ilma baħar (ċirku miftuħ) | 30,000–40,000 ppm | Kwalunkwe | Titanju Grad 2 | Obbligatorju |
| Salmura (evaporatur) | >100,000 ppm | >70 grad | Titanju Grad 2 jew Grad 7 | Obbligatorju |
| Ilma baħar sħun (iskambjatur tas-sħana) | 35,000 ppm | 80 grad | Titanju Grad 2 | Proven life >5 snin |
Konklużjoni: Il-qalba tat-titanju telimina l-qsim tal-istress tal-klorur fl-ilma tal-baħar sħun
F'servizz ta 'ilma baħar sħun (80 grad , 3.5% NaCl), heater PFA b'qalba tal-metall ta' Grad 2 tat-titanju juri ħajja 10 × itwal minn qalba Incoloy 825 minħabba li l-film passiv TiO₂ tat-titanju huwa immuni għall-iklorur-ikkawżat qsim tal-korrużjoni tal-istress. Il-film ta 'l-ossidu tal-kromju ta' Incoloy jinqasam fi kloruri, li jwassal għal pitting, bidu ta 'xquq, u falliment fi żmien xhur sa ftit snin. Għal kwalunkwe heater PFA li jaħdem f'ambjenti rikki tal-klorur 'il fuq minn 60 grad, speċifika qalba tat-titanju. Il-primjum tal-ispiża inizjali jiġi rkuprat permezz ta 'waqfien eliminat u spejjeż ta' sostituzzjoni. L-inġiniera li jagħżlu materjali għat-tisħin tal-baħar, tad-desalinizzazzjoni jew tas-salmura għandhom jagħtu prijorità lit-titanju. Incoloy jappartjeni fl-ilma ħelu; titanju jirregola l-baħar.
