สำหรับท่อทำความร้อนไทเทเนียมที่ทำงานในหม้อนึ่งความดันสูง-ที่มีกรดอะซิติก 5% และคลอไรด์ 200 ppm ที่ 250 องศา จำเป็นต้องมีความหนาของผนังเท่าใดในการต้านทานการกัดกร่อนของรอยแยกภายใต้ปะเก็นเทฟลอน

ข้อเสียที่สำคัญ-ในการออกแบบเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมสำหรับเครื่องนึ่งฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูง-
คลอไรด์ 200 ppm และกรดอะซิติก 5% ที่ 250 องศาในหม้อนึ่งความดันสูงถือเป็นสภาพแวดล้อมที่รุนแรงสำหรับไทเทเนียม โดยปกติแล้ว ไทเทเนียมจะทนทานต่อกรดอะซิติก อย่างไรก็ตาม การรวมกันของอุณหภูมิสูง คลอไรด์ และปะเก็นเทฟลอน (PTFE) เป็นอันตรายต่อการกัดกร่อนของรอยแยก ปะเก็น PTFE จะปิดผนึกการเจาะเครื่องทำความร้อนผ่านหัวหม้อนึ่งความดัน ทำให้เกิดช่องว่างที่แน่นหนาที่ส่วนต่อประสานปะเก็นของปลอกไทเทเนียม- ในรอยแยกนี้ ออกซิเจนจะสูญเสียไป คลอไรด์มีความเข้มข้น และค่า pH จะลดลงเฉพาะที่เนื่องจากการไฮโดรไลซิสของไททาเนียมคลอไรด์ อุณหภูมิรอยแยกวิกฤต (CCT) ของไทเทเนียมเกรด 2 ในสารละลายคลอไรด์ปกติอยู่ที่ 70–80 องศา ที่ 250 องศา ไทเทเนียมจะอยู่เหนือ CCT ของมันมาก และการกัดกร่อนของรอยแยกจะเริ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เว้นแต่รูปทรงของรอยแยกจะเปลี่ยนไปหรือไทเทเนียมถูกผสมเข้าด้วยกัน การเริ่มต้นไม่สามารถป้องกันได้เมื่อถึงเวลาถึงการเจาะหลังจากการกัดกร่อนของรอยแยกเริ่มเป็นหน้าที่ของความหนาของผนัง การวิจัยนี้ประมาณความหนาของผนังที่จำเป็นสำหรับอายุการใช้งานที่ยอมรับได้ภายใต้สถานการณ์รอยแยกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

จลนพลศาสตร์ของการกัดกร่อนตามรอยแยกที่ 250 องศา : ผลกระทบต่อความสมบูรณ์ทางกล
การเคลือบแบบพาสซีฟบนไทเทเนียมเกรด 2 นั้นไม่เสถียรทางเทอร์โมไดนามิกส์เมื่อมีคลอไรด์อยู่ที่ 250 องศา แม้ว่าจะไม่มีรอยแยกก็ตาม อัตราการกัดกร่อนสม่ำเสมอในกรดอะซิติก 5% ที่มี Cl- 200 ppm ที่ 250 องศาอยู่ที่ประมาณ 0.1-0.2 มม./ปี อย่างไรก็ตาม ความเร็วของการกัดกร่อนตามรอยแยกจะสูงกว่าปะเก็น PTFE ถึง 10-50 เท่า การทดสอบเคมีไฟฟ้าที่สภาวะหม้อนึ่งความดันจำลองบ่งชี้อัตราการเติบโตของรอยแยกที่ 2–5 มม./ปี สำหรับผนัง 1.0 มม. ค่านี้จะคาดการณ์การทะลุภายใน 2.5–6 เดือน. 2.0 ผนังมม.: การทะลุใน 5-12 เดือน ผนังเจาะ 3.0 มม. 7-18 เดือน การแพร่กระจายขนาดใหญ่เกิดจากความแตกต่างในการบีบอัดของปะเก็น ผิวสำเร็จ และความเข้มข้นของออกซิเจน ที่สำคัญ การเชื่อมต่อเป็นแบบเส้นตรง: ความหนาของผนังที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจะใช้เวลาในการเจาะเป็นสองเท่า ซึ่งแตกต่างจากการกัดกร่อนแบบพาสซีฟ ซึ่งประโยชน์ของผนังที่หนาขึ้นสามารถเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ การกัดกร่อนตามรอยแยกที่ 250 องศา จะแสดงจลนศาสตร์เชิงเส้น เนื่องจากไม่สามารถสร้างการเคลือบแบบพาสซีฟที่มีความเสถียรเพื่อหยุดการโจมตีได้

ความล้มเหลวเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานของปะเก็น- ซึ่งโดยปกติจะอยู่ห่างจากขอบปะเก็น 5–10 มม. หลังจากเริ่มต้น ร่องการกัดกร่อนจะพัฒนาอย่างรวดเร็ว เครื่องทำความร้อนล้มเหลวจากการรั่วไหลที่การเจาะและไม่ใช่จากการเจาะส่วนที่แช่อยู่ การตรวจสอบความล้มเหลวหลัง-แสดงให้เห็นมีดคมๆ-ร่องขอบใต้ปะเก็น

ผลกระทบต่อสมรรถนะทางความร้อน : การไล่ระดับอุณหภูมิและการเสื่อมสภาพของปะเก็น
การไล่ระดับความร้อนข้ามผนังไทเทเนียมตรงบริเวณปะเก็นมีขนาดเล็ก เนื่องจากโดยทั่วไปปะเก็นจะอยู่ที่ปลายด้านเย็นของเครื่องทำความร้อน (เหนือโซนที่ให้ความร้อน) อย่างไรก็ตามความร้อนที่ถ่ายเทขึ้นไปบนปลอกจะทำให้อุณหภูมิของปะเก็นเพิ่มขึ้น สำหรับหม้อนึ่งฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิ 250 องศา อุณหภูมิบริเวณปะเก็นอาจอยู่ที่ 150–200 องศา ขึ้นอยู่กับความหนาของผนังและความยาวของส่วนที่ไม่ได้รับความร้อน PTFE แตกตัวเกิน 260 องศา แต่ประมาณ 200 องศา มันจะนิ่มและคืบคลาน ซึ่งจะเพิ่มการบีบอัดบนปะเก็นและลดช่องว่างของรอยแยก รอยแยกตื้น (< 0.05 mm) increases the crevice corrosion because the diffusion of the oxygen is totally prevented. Thicker wall is more conductive for heat transfer to the gasket (lower thermal resistance per unit length). This may result in a 10-20°C increase in gasket temp for a 2.0 mm wall over a 1.0 mm wall. The increase in temperature brings an increase in PTFE creep and crevice corrosion kinetics which partly offsets the benefit of the increased wall thickness.

แลก-การสังเคราะห์: ความหนาของผนังสำหรับอายุการใช้งาน 1 ปี
ความหนาของผนัง (มม.) อัตราการกัดกร่อนตามรอยแยกที่คาดการณ์ไว้ (มม./ปีที่ 250 องศา ) ระยะเวลาในการเจาะ (เดือน) อุณหภูมิของปะเก็น ( องศา ) แนะนำสำหรับอายุการใช้งาน 1 ปี?
1.0 มม. 3.5 มม./ปี (ทั่วไป) 3.5 เดือน 180 องศา ไม่
1.5 มม. 3.5 มม./ปี 5 เดือน 185 องศา No
2.0 มม. 3.5 มม./ปี 7 เดือน 190 องศา ไม่มี (หักก่อน 12 เดือน)
2.5 มม. 3.5 มม./ปี 8.5 เดือน 195 องศา No
3.0 มม. 3.5 มม./ปี 10 เดือน 200 องศาขอบ (อาจไม่ถึง 12 เดือน)
4.0 มม. 3.5 มม./ปี 13.5 เดือน 210 องศา ใช่ (ความเสี่ยงต่อการเสื่อมสภาพของ PTFE)
ข้อมูลชี้ให้เห็นว่าแม้แต่ผนังขนาด 4.0 มม. ก็จะมีอายุการใช้งานได้ไม่เกิน 13.5 เดือนที่อัตราการกัดกร่อนของรอยแยก 3.5 มม./ปี และอุณหภูมิของปะเก็น (210 องศา ) ก็อยู่นอกเหนือค่าสูงสุดที่แนะนำสำหรับ PTFE (ต่อเนื่อง 200 องศา) ความหนาของผนังเพียงอย่างเดียวไม่สามารถอาศัยอายุการใช้งาน 1 ปีสำหรับสภาพรอยแยกที่รุนแรงได้

วิศวกรรมเหนือกำแพง: การกำจัดรอยแยกและการอัพเกรดโลหะผสม
เนื่องจากความหนาของผนังจะช่วยยืดอายุการกัดกร่อนของรอยแยกเป็นเส้นตรงเท่านั้น จึงควรเน้นทางวิศวกรรมในการป้องกันการพัฒนาของรอยแยกหรือการอัพเกรดโลหะผสมไทเทเนียม ขั้นแรก ปะเก็น PTFE จะถูกแทนที่ด้วยการเชื่อมต่อไทเทเนียมที่เชื่อม-กับ-หน้าแปลนเพื่อขจัดรอยแยก ซีลแบบเชื่อม (เช่น ท่อไทเทเนียมที่เชื่อมกับหัวหม้อนึ่งความดัน) จะขจัดส่วนเชื่อมต่อของปะเก็น-ซึ่งเป็นบริเวณที่เกิดการกัดกร่อน ประการที่สอง อุณหภูมิรอยแยกวิกฤติจะเพิ่มขึ้นถึง ~150 องศา เมื่อไทเทเนียมได้รับการอัพเกรดจากเกรด 2 เป็นเกรด 7 (Ti-0.15% Pd) ที่ 250 องศา เกรด 7 ยังคงเป็นสนิม แต่ที่ 0.5-1.0 มม. ต่อปี หรือช้ากว่าเกรด 2 3-7 เท่า อายุการใช้งานของท่อเกรด 7 ที่มีความหนาของผนัง 2.0 มม. คือ 2-4 ปี ประการที่สาม มีการใช้ปลอกหดด้วยความร้อน PTFE บนปลอกไทเทเนียมในบริเวณปะเก็น ปลอกทำหน้าที่เป็นตัวกั้นระหว่างไททาเนียมและปะเก็นเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสรอยแยกโลหะโดยตรง

สรุป: ความหนาของผนังเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ – จำเป็นต้องกำจัดรอยแยก
สำหรับท่อทำความร้อนไทเทเนียมในหม้อนึ่งความดันสูง-ที่มีกรดอะซิติก 5% และคลอไรด์ 200 ppm ที่ 250 องศา ความหนาของผนังที่จำเป็นต่อการทนต่อการกัดกร่อนของรอยแยกภายใต้ปะเก็น PTFE นั้นมีขนาดใหญ่มากเกินสมควร (4.0 มม. หรือมากกว่า) และมีอายุการใช้งานน้อยกว่า 18 เดือน อุณหภูมิของการกัดกร่อนตามรอยแยกนี้เป็นเส้นตรง (2-5 มม. ต่อปี) ดังนั้นผนังที่หนาขึ้นก็หมายถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นตามไปด้วย วิธีแก้ไขที่เสนอคือการเชื่อมปลอกไทเทเนียมเข้ากับปลอกหรือหน้าแปลนไทเทเนียมโดยตรงเพื่อขจัดรอยแยก หรือใช้ไทเทเนียมเกรด 7 กับปลอกหุ้ม PTFE หากจำเป็นต้องเจาะปะเก็น ให้ระบุไทเทเนียมเกรด 7 ที่มีความหนาของผนังขั้นต่ำ 2.5 มม. ปลอกหดด้วยความร้อน PTFE เหนือบริเวณปะเก็น และช่วงการตรวจสอบ 6 เดือนสำหรับการเซาะร่องตามรอยแยก แจ้งอุณหภูมิการทำงานของหม้อนึ่งความดัน ความเข้มข้นของคลอไรด์ และอายุการใช้งานโดยประมาณแก่ผู้ผลิต เพื่อพิจารณาส่วนผสมที่ดีที่สุดของโลหะผสม ความหนาของผนัง และวิธีการปิดผนึก ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นนี้ ความหนาของผนังจะไม่เพียงพอ