Hogyan lehet megszüntetni a légbuborékok pangásos korrózióját a titán fűtőcsöveken lezárt fermentációs tartályokban

# Dokumentum: Műszaki cikkszám. 68 ## Cím: Módszerek a légbuborékok stagnálásának és korróziójának megelőzésére a titán fűtőcsöveken lezárt fermentációs edényekben Melegítéskor az oldott levegő apró buborékokká válik szét a teljesen lezárt fermentációs edényekben. Gáz-folyékony kétfázisú stagnáló zóna képződik, amikor ezek a cseppek huzamosabb ideig tapadnak a titán fűtőcsövek külső falához. A titán-dioxid passzív film önjavításához szükséges folytonos folyadékfilmet ez az egyedülálló mikrokörnyezet tönkreteszi, amely lokalizált koncentrált lyukkorróziót indukál. Ez a korrózió gyakran megjelenik a csőtest felső felén és a karimás fűtőegységek tetején. Ez a cikk átfogó elemzést nyújt a buborékok stagnálásának korróziós mechanizmusáról, és átfogó szerkezeti tervezési és működési beállítási megoldásokat kínál a buborékok visszatartásának veszélyeinek alapvető kiküszöbölésére. ## 1. A titán felületeken lévő pangó légbuborékok korróziós mechanizmusa 1. A passzív film hiányos javítása az időszakos oxigénellátás következménye. A folyékony fázisban oldott oxigént elkülönítik a buborékkal{12}}fedett területről. A szóban forgó TiO₂ passzív film nem pótolható oxigénnel, hogy begyógyítsa a karcolásokat és elvékonyodó területeket. A folyadékkal{15}}fedett csőfal egy oxigénben-dús, sértetlen katód, míg a buborékkal{17}}fedett terület oxigénhiányos-aktív anóddá válik, ami ön-galvanikus korróziót eredményez ugyanazon a titáncsövön. Ciklusról ciklusra a korróziós repedések tovább tágulnak lefelé. 2. Az oldott anyag koncentrációjának feldúsulása a buborékok peremén A buborékok gáz-folyadék határa a folyamatos folyadékpárolgás helye. Ennek eredményeként szerves sav, klorid és cukor anyagok kicsapódnak és felhalmozódnak a buborékgyűrű mentén, ami egy erősen koncentrált mikrozóna képződését eredményezi, amely erősen korrozív. Ez a mikrozóna felgyorsítja a lokális mátrix maratását. 3. A passzív film hőterheléses töréseket szenved, amelyek váltakoznak száraz és nedves körülmények között. A száraz gázkontaktus és a nedves folyadékbemerülés időszakos váltakozását a cső felületén a buborékok hőmérséklet-ingadozásokra reagáló tágulása és összehúzódása okozza. A sűrű mikrorepedések a törékeny passzív fólia ismétlődő húzó- és nyomófeszültségének hatására keletkeznek, ami viszont csatornákat hoz létre a korrozív ionok behatolásához. ## 2. A buborékok stagnálását okozó elsődleges tényezők 1. A fűtőcső beépítésének elrendezése ésszerűtlen. A buborékok felhalmozódásának legsúlyosabb forgatókönyve hosszú titán fűtőcsövek vízszintes beépítése. A buborékok felemelkednek és felhalmozódnak a cső felső ívén, így képtelenek kiszabadulni. A szerelvény fölé emelkedő buborékokat a tartály tetejéhez túl közel szerelt csövek is megfogják. 2. Nem megfelelő a közeg keringési sebessége A melegítés hatására keletkező mikrobuborékokat nem lehet eltávolítani statikus vagy alacsony{35}}sebességű folyadékáramlással. A cső felületére gyakorolt súroló hatás megszűnik, ha az áramlási sebesség kisebb, mint 0,6 m/s. 3. Túlzott felületi teljesítménysűrűség A folyadékáram buborékok szállítására szolgáló képességét jelentősen meghaladja a nagy hőterhelés, ami azonnal nagyszámú kis gőzbuborékot generál, ami kumulatív buboréklefedettséget eredményez az edény alacsony nyomású lefedettségében. 4. a folyamatos levegőztetés hiánya, az oldott gáz nem tud kiürülni a rendszerből, és a melegítés során folyamatosan új buborékok válnak el. 5. A buborékbefogó vak területeket a süllyesztett hegesztési megerősítés, valamint a PTFE támasztékok és a csőfalak közötti hézagok képezik, amelyek helyi holtzónák. Ezeken a területeken a kis buborékok felhalmozódnak, és nagy, tartós légzsebekké egyesülnek. ## 3. Szerkezeti kialakítás optimalizálása a buborékok visszatartásának megakadályozása érdekében 1. Növelje a fűtőcső beépítésének dőlését. A titán fűtőcsöveket a karima végétől a szabad vége felé 10-15 fokos felfelé dőléssel kell beépíteni; vízszintes elrendezés tilos. A buborékok felemelkednek a tartály folyadékfelületére, hogy a cső ferde felületén a szabad véghez csúsztatva kiürüljenek. A függőleges csőelrendezés az optimális választás kisméretű -térfogatú tartályokhoz, mivel gyakorlatilag kiküszöböli a buborékok felhalmozódását. 2. Növelje a távolságot a tartály teteje és a csőkötegek között. A fűtőcső-csoport teteje és a minimális üzemi folyadékszint közötti függőleges távolság nem lehet kisebb 300 mm-nél, biztosítva, hogy elegendő hely maradjon a buborékok felfelé történő kijutásához. 3. A hegesztési varrat és a támasztó érintkezési felületek sima felületre vannak polírozva. Az összes hegesztési varrat sima ívátmenetig csiszoljon kiálló megerősítés nélkül; válasszon széles -felületi ív alakú PTFE-tartókat, hogy megakadályozza a buborékokat felfogó homorú réseket. 4. Szereljen fel áramlásvezető terelőket a fűtőcső köré. A súrolófolyadék spirális áramlásának létrehozásához a cső fala körül, szereljen fel elterelő lemezeket a csőköteg felső oldalára. Ez folyamatosan eltávolítja a rátapadt mikrobuborékokat. ## 4. Szabványos működésvezérlés a buborékképződés és -visszatartás minimalizálása érdekében 1. Szabályozzon egy ésszerű felületi teljesítménysűrűséget A felhevülő-mikrobuborékok mennyiségének csökkentése érdekében a lezárt fermentációs tartályok teljesítménysűrűsége 20%-kal csökken a nyitott tartályokhoz képest, a magas{66}}áramerősség fenntartása{6 alacsony hőterhelésű cirkulációs tervezés} szabvány szerint. 1,0 m/s. Fűtés előtt aktiválja a keringtető szivattyút, hogy biztosítsa a stabil folyadék súrlódás kialakulását; fontos elkerülni az egyszeri, cirkuláció nélküli statikus melegítést. 3. Folyamatos enyhe levegőztetés a termesztés közben állandó hőmérsékleten A teljes folyadékkeveredés elősegítése, a túltelített oldott gáz kiürítése a tartályból, valamint a cső falán a buborékok kiválásának csökkentése mind-mind a sűrített levegő nyomokban történő emelkedése révén elősegíti a sűrített levegős szellőztetést. a hirtelen hőmérséklet-emelkedés következtében a fűtési folyamatot az indítási fázisban 3 fok/perc vagy annál kisebb sebességgel javasoljuk elvégezni. 5. A tartály folyamatos leeresztése a karbantartás során A közegben lévő oldott gáz telítettségének csökkentése és a tartály felső részében felgyülemlett gáz kiürítése érdekében a tartály kipufogószelepét háromnaponta 10.}15 percre ki kell nyitni. ## 5. Buborékpangási korrózióvizsgálat és értékelési technika A tartály ürítési karbantartásának befejezése után erős fénnyel vizsgálja meg a cső felületét: - Jellemző jellemző: Sötétszürke lyukas korróziós zóna gyűrű formájában, amely a vízszintes csövek felső félkörében van elosztva, összhangban a hosszú{89}} potenciális vizsgálati távval{89}}. A buborékfedési terület 80–120 mV-tal alacsonyabb, mint ugyanazon cső alsó folyadékbemerülési területe, ami súlyos passzív filmkárosodásra utal. - Ultrahangos vastagságmérés: A felső ív falvastagságának vesztesége lényegesen nagyobb, mint a cső alján.|A buborék stagnálásának veszélyforrása|Célzott megszüntetési intézkedés|Core Effect|| ----|----|----|| Vízszintes csőelrendezés buborékok befogása|Szerelje be a csöveket 10–15 fokos felfelé dőléssel vagy függőleges elrendezéssel|A buborékok elcsúsznak és kiszabadulnak tartós felületi rögzítés nélkül|Az alacsony folyadékáramlás nem képes eltávolítani a mikrobuborékokat|Tartson fenn 1,0 m/s vagy nagyobb cirkulációs áramlást, és szereljen fel áramlásvezető terelőket.|A folyamatos folyadékmosás megszünteti az újonnan képződött apró buborékokat.|Nagy teljesítménysűrűségű tömegbuborék-csapadék.|Csökkentse a felületi teljesítménysűrűséget 20%-kal lezárt tartályok esetén.|Elnyomja a pillanatnyi nagyméretű buborékleválást.|Statikus zárt tartály túltelített oldott gáz.|Folyamatos mikrolevegőztetés + normál tartály kipufogó.|Csökkentse az oldott gáztartalmat a buborékképződés csökkentése érdekében.|Hegesztési/tartórés buborék A gáz-folyadék kétfázisú oxigénhiányos mikrozónák a titán fűtőcsöveken pangó légzsebek révén jönnek létre, amelyek öngalvanikusan lokalizált pontkorróziót eredményeznek. A buborékok csőfalhoz való hosszú távú tapadásának megakadályozása érdekében az alapvető megoldás a ferde csőszerkezeti elrendezés, a nagy sebességű keringető súrolás, az alacsony hőterhelésű kialakítás és a folyamatos levegőztetés. A korai buborékkorróziós hibák időben történő felismerése és a titán fűtőcsövek falon keresztüli szivárgási hibáinak megelőzése rendszeres szemrevételezéssel és karbantartás közbeni esetleges teszteléssel érhető el.