ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือก-และ-แบบท่อหรือเครื่องทำความร้อนแบบมัดรวมแบบจุ่มซึ่งมีไอน้ำควบแน่นที่ด้านนอกของท่อไทเทเนียม ชั้นคอนเดนเสทอาจกลายเป็นแหล่งที่มาของการกัดกร่อนเฉพาะที่ รูพรุนด้านข้างของไอน้ำมักเกิดจากสิ่งเจือปนที่เข้มข้นในฟิล์มคอนเดนเสท-ออกซิเจน คลอไรด์ หรือกรดอินทรีย์-โมเลกุล-น้ำหนักต่ำจากการปนเปื้อนของระบบไอน้ำ ซึ่งแตกต่างจากด้านของเหลว (ของเหลวในกระบวนการผลิต) ด้านไอน้ำจะมีรอบการควบแน่นและการระเหยอย่างต่อเนื่อง ซึ่งรวมกลุ่มสายพันธุ์ที่ก้าวร้าวไว้ที่พื้นผิวท่อ การเลือกความหนาของผนังจะมีผลโดยตรงต่อระยะเวลาที่ท่อต้านทานการทะลุผ่านของหลุม อย่างไรก็ตาม การเพิ่มความหนาเกินกว่าค่าที่เหมาะสมจะทำให้ผลตอบแทนลดลง ขณะเดียวกันก็เพิ่มต้นทุนวัสดุและความต้านทานความร้อน ความหนาของผนังที่เหมาะสมจะรักษาสมดุลของการป้องกันการเริ่มต้นของหลุม (ผนังที่หนาขึ้นจะต้านทาน-การเจาะผนังได้นานกว่า) โดยมีข้อจำกัดในการออกแบบที่ใช้งานได้จริง

กลไกของการควบแน่น-การเกิดรูพรุนบนไทเทเนียม

เมื่อไอน้ำบริสุทธิ์ควบแน่นบนท่อไทเทเนียมที่อุณหภูมิ 120–160 องศา คอนเดนเสทจะถูกกลั่นเป็นน้ำกลั่นที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมาก อย่างไรก็ตาม ระบบไอน้ำมักจะมีสารพัดพาจากการบำบัดน้ำในหม้อต้ม-โซเดียมฟอสเฟต เอมีน หรือคลอไรด์เล็กน้อย เมื่อเกิดการควบแน่น สิ่งเจือปนที่ไม่ระเหย-จะสะสมอยู่ในฟิล์มคอนเดนเสทบางๆ ออกซิเจนที่ถูกดูดซับจากการรั่วไหล-จะเร่งปฏิกิริยาแคโทดให้เร็วขึ้น ฟิล์มพาสซีฟไทเทเนียมยังคงมีความเสถียรในคอนเดนเสทบริสุทธิ์ แต่เมื่อความเข้มข้นของคลอไรด์ในฟิล์มเกิน 100–200 ppm และค่า pH ในท้องถิ่นลดลง (จากการไฮโดรไลซิสของไอออนไทเทเนียมหรือจากกรด-สิ่งเจือปนที่ก่อตัวเป็นกรด) การเกิดรูพรุนจะเริ่มต้นขึ้น แต่ละหลุมจะแพร่กระจายในอัตราที่กำหนดโดยเคมีในท้องถิ่นและอุณหภูมิของท่อ เมื่อหลุมเจาะผนัง ไอน้ำจะรั่วไหลเข้าสู่ด้านของเหลว ทำให้เกิดการปนเปื้อนในกระบวนการและเครื่องทำความร้อนทำงานล้มเหลว

ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างความหนาของผนังกับเวลาเจาะหลุม

การทดสอบในห้องปฏิบัติการจำลองไอน้ำ-ควบแน่นด้านข้างด้วย 50 ppm Cl⁻, ออกซิเจนละลายน้ำ 100 ppb ที่อุณหภูมิพื้นผิวท่อ 130 องศา ได้กำหนดอัตราการแพร่กระจายของหลุมสำหรับไทเทเนียมเกรด 2 ต่อไปนี้:

ผนังหนา 0.7 มม: เวลาเริ่มต้นหลุม 500–800 ชั่วโมง อัตราการแพร่กระจายของหลุม 0.03 มม. ต่อชั่วโมงเมื่อเริ่มต้น เวลารวมในการเจาะ 700–1,100 ชั่วโมง (1–1.5 เดือน) ไม่เหมาะกับบริการไอน้ำต่อเนื่อง

ความหนาของผนัง 1.0 มม: เวลาเริ่มต้นหลุม 800–1,200 ชั่วโมง อัตราการขยายพันธุ์ 0.025 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง ระยะเวลาการเจาะรวม 1,200–1,600 ชั่วโมง (2–2.5 เดือน) ส่วนต่างสำหรับการดำเนินงานตามฤดูกาล

ผนังหนา 1.2 มม. (มาตรฐานอุตสาหกรรม): เวลาเริ่มต้นหลุม 1,000–1,500 ชั่วโมง อัตราการขยายพันธุ์ 0.020 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง ระยะเวลาการเจาะรวม 1,600–2,100 ชั่วโมง (2.5–3 เดือน) ยอมรับได้สำหรับไอน้ำสะอาดพร้อมการตรวจสอบรายไตรมาส

ผนังหนา 1.5 มม: เวลาเริ่มต้นหลุม 1,200–1,800 ชั่วโมง อัตราการขยายพันธุ์ 0.018 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง ระยะเวลาการเจาะรวม 2,500–3,200 ชั่วโมง (4–5 เดือน) ที่ต้องการสำหรับการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง

ผนังหนา 2.0 มม: เวลาเริ่มต้นหลุม 1,500–2,200 ชั่วโมง อัตราการขยายพันธุ์ 0.015 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง ระยะเวลาการเจาะรวม 4,000–5,000 ชั่วโมง (6–8 เดือน) อายุการใช้งานยาวนานขึ้นแต่ต้นทุนและความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้น

คู่มือการเลือกความหนาของผนังที่เหมาะสมที่สุด

ตารางต่อไปนี้ให้กรอบการตัดสินใจสำหรับการเลือกความหนาของผนังท่อไทเทเนียมด้านข้าง-ไอน้ำ โดยพิจารณาจากคุณภาพไอน้ำ เคมีคอนเดนเสท และช่วงเวลาการบริการที่ต้องการ:

วิศวกรรมที่เหนือกว่าความหนาของผนังเพียงอย่างเดียว

ความหนาของผนังไม่ได้ป้องกันการเกิดหลุม มันทำให้การเจาะล่าช้าเท่านั้น เพื่อลดความถี่ในการเริ่มต้น ให้ควบคุมคุณภาพไอน้ำ: รักษาคลอไรด์ของน้ำในหม้อต้มให้ต่ำกว่า 5 ppm ใช้เครื่องแยกไอน้ำที่มีประสิทธิภาพ และตรวจสอบการนำไฟฟ้าของคอนเดนเสท เกรดวัสดุท่อก็มีความสำคัญเช่นกัน: ไทเทเนียมเกรด 7 (0.15% Pd) เพิ่มความเข้มข้นของคลอไรด์ที่สำคัญสำหรับการเริ่มต้นของหลุมจาก 100 ppm เป็น 500 ppm ทำให้ผนังที่บางกว่า (1.0 มม.) มีอายุการใช้งานเท่ากับ 1.5 มม. เกรด 2 การวางแนวของท่อมีอิทธิพลต่อการระบายน้ำคอนเดนเสท ท่อแนวตั้งหลั่งคอนเดนเสทเร็วขึ้น ช่วยลดความหนาของฟิล์มและความเข้มข้นของสิ่งเจือปนเมื่อเทียบกับท่อแนวนอน สุดท้าย การทำความสะอาดด้านข้างด้วยไอน้ำ-เป็นระยะ (การล้างด้วยน้ำหรือการล้างด้วยกรดอ่อนๆ) จะช่วยขจัดสิ่งสกปรกที่สะสมและยืดอายุ-การไม่มีหลุมให้เหลืออีก 2–3 เท่า

จัดทำข้อกำหนดเฉพาะ

เมื่อระบุเครื่องทำความร้อนมัดท่อไทเทเนียมแบบไอน้ำ{0}}ถึง- ให้ขอการวิเคราะห์ความบริสุทธิ์ของไอน้ำ รวมถึงคลอไรด์ ออกซิเจน และ pH สำหรับระดับคลอไรด์ต่ำกว่า 10 ppm ให้ระบุไทเทเนียมเกรด 2 ที่มีความหนาของผนัง 1.0–1.2 มม. สำหรับระดับคลอไรด์ 20–50 ppm ให้ระบุเกรด 2 1.5 มม. หรือเกรด 7 1.0 มม. สำหรับระดับคลอไรด์ที่สูงกว่า 50 ppm ให้ระบุเกรด 7 ที่มีความหนาของผนัง 1.2 มม. หรือพิจารณาระบบการทำให้บริสุทธิ์ด้วยไอน้ำขั้นต้น รวมไว้ในข้อกำหนดการจัดซื้อจัดจ้างข้อกำหนดที่ว่าท่อต้องปราศจากการปนเปื้อนของเหล็กบนพื้นผิว (ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM A380) เนื่องจากอนุภาคเหล็กที่ฝังอยู่ทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นของหลุม ระหว่างการทำงาน ให้ติดตั้งเครื่องตรวจวัดค่าการนำไฟฟ้าคอนเดนเสทที่ช่องระบายไอน้ำ การเพิ่มขึ้นมากกว่า 2 µS/ซม. บ่งชี้ถึงการพาไปของสิ่งเจือปนซึ่งจำเป็นต้องปรับหม้อไอน้ำ ด้วยการเลือกความหนาของผนังที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากเคมีคอนเดนเสท แทนที่จะคิดว่าความหนามากขึ้นจะดีกว่าเสมอ วิศวกรจะรักษาสมดุลระหว่างต้นทุน ประสิทธิภาพการระบายความร้อน และความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนด้านข้างของไอน้ำ