كيفية القضاء على تآكل ركود فقاعة الهواء على أنابيب تسخين التيتانيوم في خزانات التخمير المختومة

# المستند: المادة الفنية رقم . 68 ## العنوان: طرق منع ركود فقاعات الهواء والتآكل في أنابيب تسخين التيتانيوم في أوعية التخمير محكمة الغلق. عند تسخينه، ينفصل الهواء المذاب إلى فقاعات دقيقة في حاويات التخمير المغلقة تمامًا. تتشكل منطقة راكدة من الغاز-السائل ذو مرحلتين-عندما تلتصق هذه القطرات بالجدار الخارجي لأنابيب تسخين التيتانيوم لفترة ممتدة. يتم تدمير الطبقة السائلة المستمرة اللازمة للإصلاح الذاتي-للطبقة السلبية لثاني أكسيد التيتانيوم بواسطة هذه البيئة الدقيقة الفريدة، والتي تحفز التآكل الموضعي المركز. يظهر هذا التآكل بشكل متكرر في النصف العلوي من جسم الأنبوب والجزء العلوي من مجموعات التسخين ذات الحواف. توفر هذه المقالة تحليلاً شاملاً لآلية التآكل لركود الفقاعات وتوفر مجموعة شاملة من حلول التصميم الهيكلي وتعديل التشغيل للقضاء بشكل أساسي على مخاطر احتجاز الفقاعات. ## 1. آلية تآكل فقاعات الهواء الراكدة على أسطح التيتانيوم 1. الإصلاح غير الكامل للفيلم السلبي هو نتيجة لإمداد الأكسجين المتقطع. يتم عزل الأكسجين المذاب في الطور السائل من المنطقة المغطاة بالفقاعة-. لا يمكن تجديد الطبقة السلبية TiO₂ المعنية بالأكسجين من أجل شفاء الخدوش والمناطق الرقيقة. جدار الأنبوب السائل-المغطى عبارة عن كاثود سليم-غني بالأكسجين، في حين تصبح المنطقة المغطاة بالفقاعة-أنودًا نشطًا-يعاني من نقص الأكسجين، مما يؤدي إلى -تآكل كلفاني ذاتي على نفس أنبوب التيتانيوم. دورة بعد دورة، تستمر شقوق التآكل في التوسع نحو الأسفل. 2. إثراء تركيز المذاب عند هوامش الفقاعات يعتبر الحد السائل للفقاعات الغازية- موقعًا لتبخر السائل المستمر. ونتيجة لذلك، تترسب المواد الحمضية العضوية والكلوريد والسكر وتتراكم على طول الحلقة الفقاعية، مما يؤدي إلى تكوين منطقة ميكروية شديدة التركيز وشديدة التآكل. تعمل هذه المنطقة الدقيقة على تسريع عملية نقش المصفوفة الموضعية. 3. يتعرض الفيلم السلبي لكسور الإجهاد الحراري التي تتناوب بين الظروف الجافة والرطبة. يحدث التناوب الدوري لملامسة الغاز الجاف وغمر السائل الرطب على سطح الأنبوب بسبب تمدد وانكماش الفقاعات استجابة لتقلبات درجات الحرارة. يتم إنشاء الشقوق الصغيرة الكثيفة من خلال التطبيق المتكرر لضغط الشد والضغط على الفيلم السلبي الهش، والذي بدوره يخلق قنوات لاختراق الأيونات المسببة للتآكل. ## 2. العوامل الأساسية التي تساهم في ركود الفقاعات 1. تخطيط تركيب قناة التدفئة غير معقول. يتضمن السيناريو الأكثر خطورة لتراكم الفقاعات التثبيت الأفقي لأنابيب التسخين الطويلة المصنوعة من التيتانيوم. تصعد الفقاعات وتتراكم على القوس العلوي للأنبوب، مما يجعلها غير قادرة على الهروب. يتم أيضًا محاصرة الفقاعات التي ترتفع فوق التجميع بواسطة أنابيب تم تركيبها بالقرب من قمة الخزان. 2. سرعة تدفق دوران متوسطة غير كافية لا يمكن إزالة الفقاعات الصغيرة الناتجة عن التسخين بواسطة تدفق سائل ثابت أو منخفض السرعة-. يتم فقدان تأثير التنظيف على سطح الأنبوب عندما تكون سرعة التدفق أقل من 0.6 م/ث. 3. كثافة الطاقة السطحية المفرطة يتم تجاوز قدرة تدفق السائل على نقل الفقاعات بشكل كبير بسبب الحمل الحراري العالي، مما يولد على الفور عددًا كبيرًا من فقاعات البخار الصغيرة، مما يؤدي إلى تغطية الفقاعات التراكمية. 4. عملية ثابتة ذات ضغط منخفض- في وعاء مغلق في غياب دورة تهوية مستمرة، لا يمكن أن يكون الغاز المذاب يتم تفريغها من النظام، ويتم فصل الفقاعات الجديدة بشكل مستمر أثناء التسخين. 5. يتم تشكيل المناطق العمياء لالتقاط الفقاعات من خلال تعزيز اللحام الغائر والفجوات بين دعامات PTFE وجدران الأنابيب، وهي مناطق ميتة محلية. هذه المناطق هي التي تتراكم فيها الفقاعات الصغيرة وتندمج في جيوب هوائية كبيرة مستمرة. ## 3. تحسين التصميم الهيكلي لمنع احتجاز الفقاعات 1. تعزيز ميل تركيب قناة التدفئة. يجب تركيب أنابيب التسخين المصنوعة من التيتانيوم بميل تصاعدي يتراوح بين 10 درجات و15 درجة من طرف الحافة إلى الطرف الحر؛ الترتيب الأفقي محظور. تصعد الفقاعات إلى السطح السائل للخزان ليتم تفريغها عن طريق الانزلاق على طول سطح الأنبوب المائل حتى النهاية الحرة. يعد تخطيط الأنبوب الرأسي هو الاختيار الأمثل للحاويات ذات الحجم الصغير-، حيث أنه يزيل فعليًا تراكم الفقاعات. 2. ويوسع المسافة بين قمة الخزان وحزم الأنبوب. يجب ألا تقل المسافة الرأسية بين الجزء العلوي من مجموعة أنابيب التسخين والحد الأدنى لمستوى سائل التشغيل عن 300 مم، مما يضمن وجود مساحة كافية للهروب من الفقاعات إلى الأعلى. 3. يتم تلميع أسطح اللحام وأسطح التلامس الداعمة للحصول على لمسة نهائية ناعمة. طحن جميع طبقات اللحام إلى انتقال سلس للقوس دون بروز التعزيز؛ اختر دعامات PTFE ذات-شكل قوس سطحي عريض لمنع الفجوات المقعرة التي تلتقط الفقاعات. 4. قم بتركيب حواجز توجيه التدفق حول أنابيب التسخين. لإنشاء تدفق حلزوني لسائل التنظيف حول جدار الأنبوب، قم بتثبيت لوحات التحويل في الجانب العلوي من حزمة الأنبوب. سيؤدي هذا إلى إزالة الفقاعات الصغيرة المرفقة بشكل مستمر. ## 4. التحكم الموحد في التشغيل لتقليل توليد الفقاعات والاحتفاظ بها 1. تنظيم كثافة طاقة سطحية معقولة من أجل تقليل كمية التسخين -الفقاعات الصغيرة المنفصلة، ​​يتم تقليل كثافة الطاقة لخزانات التخمير المغلقة بنسبة 20% مقارنة بالخزانات المفتوحة، وفقًا لمعيار تصميم الحمل الحراري المنخفض - العالي . 2. الحفاظ على سرعة تدفق متوسطة التدوير لا تقل عن 1.0 م/ث. قبل التسخين، قم بتنشيط المضخة الدائرية لضمان تكوين سائل تنظيف مستقر؛ من المهم تجنب التسخين الساكن الفردي بدون دوران. 3. التهوية الطفيفة المستمرة أثناء الزراعة عند درجة حرارة ثابتة. يتم تسهيل خلط السائل بشكل عام، وتفريغ الغاز المذاب المفرط من الخزان، وتقليل ترسيب الفقاعات الجديدة على جدار الأنبوب عن طريق تهوية الهواء المضغوط . 4. تشغيل ارتفاع درجة الحرارة المتدرجة لمنع فصل فقاعات الكتلة اللحظية نتيجة لزيادة مفاجئة في درجة الحرارة، يوصى بإجراء عملية التسخين بمعدل أقل من أو يساوي 3 درجات / دقيقة أثناء مرحلة بدء التشغيل . 5. الانكماش المستمر للخزان أثناء الصيانة لتقليل تشبع الغاز المذاب في الوسط وتفريغ الغاز المتراكم في الجزء العلوي من الخزان، يجب فتح صمام عادم الخزان لمدة 10-15 دقيقة كل ثلاثة أيام. ## 5. فحص التآكل الركود الفقاعي وتقنية الحكم عند الانتهاء من صيانة تفريغ الخزان، استخدم ضوءًا ساطعًا لفحص سطح الأنبوب: - الميزة النموذجية: منطقة تآكل رمادية داكنة على شكل حلقة، موزعة على نصف الدائرة العلوية للأنابيب الأفقية، وفقًا لمسار تغطية الفقاعة -طويل المدى. - اختبار الجهد الكهروكيميائي: إمكانات منطقة تغطية الفقاعة هي 80-120 mV أقل من منطقة غمر السائل السفلية في نفس الأنبوب، مما يشير إلى تلف شديد في الغشاء السلبي . - قياس سمك الموجات فوق الصوتية: فقدان سمك جدار القوس العلوي أكبر بكثير من فقدان قاع الأنبوب.|مصدر خطر ركود الفقاعة|تدابير الإزالة المستهدفة|التأثير الأساسي|| ----|----|----|| تخطيط الأنبوب الأفقي لاصطياد الفقاعات|قم بتركيب الأنابيب بميل لأعلى بمقدار 10 – 15 درجة أو بتخطيط رأسي|تنزلق الفقاعات وتهرب دون التصاق سطحي طويل الأمد|انخفاض تدفق السائل غير قادر على تجريد الفقاعات الدقيقة|حافظ على تدفق دوران يبلغ 1.0 م/ث أو أعلى وقم بتركيب حواجز توجيه التدفق.|يؤدي التنظيف المستمر للسوائل إلى التخلص من الفقاعات الصغيرة التي تم إنشاؤها حديثًا.|ارتفاع كثافة الطاقة فقاعة هطول الأمطار.|تقليل كثافة الطاقة السطحية بنسبة 20% للخزانات المغلقة.|قمع الفصل الفوري للفقاعات على نطاق واسع.|خزان ثابت مغلق للغاز المذاب المفرط.|تهوية دقيقة مستمرة + عادم الخزان العادي.|تقليل محتوى الغاز المذاب لتقليل توليد الفقاعات.|فقاعات اللحام/الدعم تتشكل المناطق المجهرية التي تعاني من نقص الأكسجين على مرحلتين من الغاز السائل عن طريق جيوب هوائية راكدة على أنابيب تسخين التيتانيوم، مما يؤدي إلى تآكل موضعي كلفاني ذاتي. من أجل منع التصاق الفقاعات على المدى الطويل بجدار الأنبوب، يشتمل الحل الأساسي على تخطيط هيكلي للأنبوب المائل، ومسح دائري عالي السرعة، وتصميم حمل حراري منخفض، وتشغيل تهوية مستمر. يمكن تحقيق الكشف في الوقت المناسب عن عيوب تآكل الفقاعات المبكرة ومنع فشل التسرب عبر الجدار لأنابيب تسخين التيتانيوم من خلال الفحص البصري المنتظم والاختبار المحتمل أثناء الصيانة.