A paraffinviasz 80 fokos megolvasztására használt titán hőrúd esetenként 120 fokos túlmelegedése esetén mennyi a kritikus kumulatív túlmelegedési idő (óra), mielőtt a viasz karbonsavakra bomlik, amelyek megtámadják a titánt?

A paraffinviaszt 80 fokon megolvasztják számos ipari művelethez, például gyertyagyártáshoz, öntéshez és bevonatokhoz. A titán fűtőrudak erre a szolgáltatásra használhatók normál üzemi hőmérsékleten. Néha a 120 C-ra történő túlmelegedés a termosztát meghibásodása vagy a rossz hőátadás miatt következik be, ami a paraffinviasz termikus károsodását okozza. Ez a lebomlás karbonsavakat, köztük ecetsavat, hangyasavat és sztearinsavat eredményez az oxidációs és krakkolási folyamatok következtében. Ezek a savak megtámadják a titán passzív filmréteget, és lyukasztást és egyenletes korróziót okoznak. A döntő kumulatív túlmelegedési idő 100 óra 120 fokon, mielőtt a savkoncentráció agresszívvé válik. A savkoncentráció 500 ppm felett van, és a titán korróziós sebessége évi 0,01 mm alatti értékről évi 0,1-0,3 mm-re nő a küszöbérték túllépése esetén.

A paraffin bomlásának és savképződésének mechanizmusa magas hőmérsékleten

A paraffinviasz 80 fokon stabil és nem bomlik le jelentősen. 120 fokon termikus oxidáció történik: a paraffin szénhidrogének (C20-C40) reakcióba lépnek a benne oldott oxigénnel, alkoholok, aldehidek és végül karbonsavak képződésével. A reakció szabadgyökös folyamaton keresztül megy végbe. A keletkező savak maró hatásúak a titánra, mivel egyesítik a titánionokat és tönkreteszik a passzív filmréteget. Az Arrhenius-féle összefüggés azt jelzi, hogy minden 100 fok feletti 10 fokos hőmérséklet-növekedés esetén a romlás mértéke csaknem megduplázódik. Miután savak keletkeznek, a viaszban maradnak, és továbbra is károsítják a titán felületét, még akkor is, ha a hőmérséklet visszaesik 80 fokra.

Kvantitatív savképződés és korróziós sebesség a túlmelegedési idő függvényében

Ellenőrzött tesztek paraffin viasszal (olvadáspont 55 fok, olajtartalom<1%) at 120°C have indicated the following acid concentrations and Grade 2 titanium corrosion rates. The TAN is below 0.1 mg KOH/g, the titanium corrosion rate is below 0.01 mm per year and the surface is bright at 0 hours of the entire overheating at 120°C (typical operation at 80°C only). After 25 h overheating, the TAN is 0.3-0.6 mg KOH/g, the corrosion rate is 0.01-0.03 mm/yr and little etching is observed on the surface. At 50 h, TAN increases to 0.6–1.2 mg KOH/g, the corrosion rate increases to 0.03–0.08 mm/year and widespread etching may be observed. At 100 hours (critical threshold), the TAN is 1.2-2.5 mg KOH/g , corrosion rate is 0.08-0.15 mm per year and pitting initiates with a pit density of 5-20 pits per cm2 . After 200 h, the TAN is 2.5-5.0 mg KOH/g. The corrosion rate is 0.15-0.30 mm per year and pitting is serious with a pit depth of 0.1-0.3 mm. Corrosion rate >0.3 mm/yr and perforation of 1.2 mm wall at 500 hrs in 2000–4000 hrs. TAN >5 mg KOH/g.

A viaszkészítmény és az oxigénellátottság hatása a savképződés sebességére

A lebomlás sebessége a viasz összetételétől és az oxigén hozzáférhetőségétől függ. A nagyobb olajtartalmú paraffinviasz gyorsabban . 60 óra alatt lebomlik 1,0 mg KOH/g TAN-ra 120 C-on 2%-os olajtartalom esetén, szemben az alacsony-olajtartalmú viasz{5}} órájával. A mikrokristályos viasz elágazó molekulaszerkezete miatt lassabban bomlik le, mint a paraffinviasz. A kritikus kumulatív túlmelegedési idő 200 órára meghosszabbítható az antioxidánsok, például a butilezett hidroxitoluol (BHT) szabad gyökfogó aktivitása révén 500 ppm-nél. Az oxigén kizárására szolgáló nitrogénborítás teljesen megakadályozza a savképződést, de az olvasztótartályokban általában nem praktikus. Az ismételt túlmelegedés rosszabb, mint a folyamatos túlmelegedés, mert a tartály kinyitásakor új oxigén kerül be.

Kritikus kumulatív túlmelegedési idő és enyhítési útmutató

Az alábbi táblázat a túlhevülés fontos kumulatív idejét mutatja különböző hőmérsékleteken paraffinviasz esetén, valamint a 2. fokozatú titán fűtőtestek javasolt intézkedéseit.

Túlmelegedési hőmérséklet ( fok ) Kritikus kumulatív idő 1,0 mg KOH/g TAN-ig (óra)Túl-melegedés 80 fokon, ami korróziós sebességet eredményez (mm/év)Javasolt intézkedés
100 500 0.02-0.05 Elfogadható; éves ellenőrzés. 110 200 0.03-0.06 Elfogadható; negyedévente ellenőrizze. 120 100 0.08-0.15 Ha túllépi a viaszt, cserélje ki. 130 50 0.10-0.20 Túlmelegedés elleni védelmet szereljen fel. 140 25 0.15-0.30Adjon hozzá antioxidánst; 7. fokozatú titán 150 10 0.20–0,40 Újratervezett fűtőberendezés hőmérséklet-korlátozással Mérnöki tervezés a túlmelegedési idő szabályozásán túl

A savas korrózióval szembeni ellenállást nagymértékben befolyásolja a titán minősége. A savas viasz korróziós sebessége 2-3-szor kisebb a 7-es fokozatnál (palládium stabilizált), és a kritikus túlmelegedési idő 250 órára nő 120 fokon. A falvastagság korróziós ráhagyást ad: egy 2,0 mm-es fal évente 0,15 mm-rel rozsdásodott viasszal 13 évig bírja. Ha a TAN több mint 1,5 mg KOH/g, akkor a viaszt ki kell cserélni. A viaszhoz 0,1%-os nátrium-karbonát hozzáadása semlegesíti a savakat és elkerüli a titán megsértését, de ronthatja a viasz tulajdonságait. Nincs túlmelegedés. Hőmérséklet-érzékelő és riasztás 100 fokon, a fűtés pedig 110 fokon kapcsol ki.

Ismeretes specifikáció készítése

- egy titán hőrúd, amely 80 °C-on paraffinviaszt olvaszt, időnként 120 °C-ra melegítve. A teljes túlmelegedési idő nem haladhatja meg a 100 órát a fűtőelem élettartama alatt. Telepítsen egy hőmérséklet-érzékelőt adatrögzítővel a teljes időtartam 100 fok feletti rögzítéséhez. Ha a teljes időtartam meghaladja a 100 órát, változtassa meg a viasztöltetet, és ellenőrizze, hogy a fűtőfelületen nincs-e gödrösödés. Olyan alkalmazásokhoz, ahol gyakori vagy elkerülhetetlen a hőfelhalmozódás, adja meg a 7. fokozatú titánt, és adjon hozzá 500 ppm BHT antioxidánst a viaszhoz. Működés: 6 havonta mérje meg a viasz összes savszámát. Cserélje ki a viaszt, ha az összes savszám eléri az 1,5 mg KOH/g értéket. A mérnök a túlmelegedés teljes idejét egy kritikus 100 órás határ alatt tartja, így elkerülhető a paraffin károsodása és az azt követő savtámadás a titán fűtőtesteken.