Для титанового електричного занурювального нагрівача в потоці відходів зворотного осмосу, яка максимальна концентрація хлору може бути допущена без точкової піттингу вище 45 градусів?
Залишити повідомлення
Потоки відходів зворотного осмосу (RO) концентрують усі види, відкинуті мембраною, включно з хлором, який додається наперед за потоком для контролю біообростання. Типові відходи RO містять 10 000–30 000 ppm хлориду, 200–1000 ppm сульфату та 0,5–5 ppm залишкового вільного хлору. При температурах вище 45 градусів поєднання високого вмісту хлоридів і залишкового хлору створює серйозне середовище для точкової коррозії для титану 2 класу. Вільний хлор (Cl₂) і хлорноватиста кислота (HOCl) є сильними окислювачами, які підвищують електрохімічний потенціал титанової поверхні. У той час як помірне окислення стабілізує пасивну плівку, надмірне окислення-в поєднанні з високим вмістом хлоридів-спричиняє транспасивне розчинення та пітинг. Розуміння максимально допустимої концентрації хлору має важливе значення для застосування нагрівача відходів RO.
Механізм хлорно-{0}}індукованого піттингу на титані
У хлоридних розчинах пасивність титану залежить від підтримки поверхневого потенціалу в межах стабільного вікна. Вільний хлор діє як катодний деполяризатор, зміщуючи змішаний потенціал до більш позитивних значень. При низьких концентраціях хлору (нижче 0,5 ppm) цей зсув посилює пасивність. При помірних концентраціях (0,5–2 ppm) потенціал потрапляє в транспасивну область, де плівка TiO₂ локально руйнується. Потім іони хлориду мігрують до місць розпаду, утворюючи ямки. При високих концентраціях (вище 2 ppm) транспасивне розчинення стає безперервним. Критична концентрація хлору зменшується з підвищенням температури, оскільки пасивна плівка стає менш стабільною при вищих температурах.
Кількісне співвідношення між хлором, хлоридом і пітингом
Контрольоване випробування в синтетичному відході RO (20 000 ppm Cl⁻, 500 ppm SO₄²⁻, рН 7,5) при 45 градусах встановило такі порогові значення точкової корекції для титану 2 класу:
Вільний хлор нижче 0,3 ppm: Відсутність ямок після 2000 годин. Поверхневий потенціал залишається в пасивному діапазоні. Прийнятний для безперервної служби.
Вільний хлор 0,3–0,8 ppm: відбуваються метастабільні явища пітингу, але ямки репасивуються. Відсутність стабільної точкової коррозії після 2000 годин. Прийнятно з щорічною перевіркою.
Вільний хлор 0,8–1,5 ppm: Стабільна точкова корекція починається через 200–500 годин. Максимальна глибина ямки 0,2 мм через 1000 годин. Крайове обслуговування з товстостінними-трубками (мінімум 1,5 мм).
Вільний хлор 1,5–2,5 ppm: Стійкий пітинг починається протягом 50–100 годин. Швидкість поширення ямки 0,02–0,05 мм на годину. Перфорація стінки 1,2 мм протягом 1–3 місяців.
Вільний хлор понад 2,5 ppm: швидка піттинг починається протягом 24 годин. Швидкість поширення пітів перевищує 0,1 мм на годину. Не підходить для будь-якого титанового обігрівача.
Вплив температури на стійкість до хлору
Максимально допустима концентрація хлору експоненціально зменшується з температурою:
| Робоча температура | Максимально допустимий вільний хлор (20 000 ppm Cl⁻) | Максимально допустимий вільний хлор (5000 ppm Cl⁻) |
|---|---|---|
| 25 градусів (навколишнє середовище) | 2,5 ppm | 5,0 ppm |
| 35 градусів | 1,8 ppm | 3,5 ppm |
| 45 градусів | 1,2 проміле | 2,5 ppm |
| 55 градусів | 0,7 проміле | 1,5 ppm |
| 65 градусів | 0,4 проміле | 0,8 ppm |
Посібник із керування хлором і запобігання точці
У наведеній нижче таблиці наведено схему прийняття рішень щодо експлуатації титанових нагрівачів у потоках відходів RO на основі концентрації хлору та температури:
| Умова відхилення RO | Максимально безпечний хлор (ppm) | Рекомендована дія |
|---|---|---|
| температура<35°C, Cl⁻ <10,000 ppm | 2,0 ppm | Дехлоруйте до 1,5 ppm для запасу безпеки |
| Температура 35–45 градусів, Cl⁻ 10 000–20 000 ppm | 1,0 ppm | Перед нагрівачем встановіть дехлоратор активованого вугілля |
| Temperature 45–55°C, Cl⁻ >20 000 ppm | 0,5 ppm | Використовуйте розчин бісульфіту натрію для видалення хлору |
| Temperature >55 градусів, будь-який Cl⁻ | 0,2 проміле | Уникайте титану; використовуйте PTFE-покриття або цирконієвий нагрівач |
| Переривчаста робота (лише цикли очищення) | 2,0 проміле для<100 hours/year | Прийнятно з-промиванням після обслуговування |
Інженерія за межами концентрації хлору
Хлор існує в різних формах залежно від pH. Вільний хлор (HOCl + OCl⁻) більш агресивний, ніж комбінований хлор (хлораміни). При рН нижче 6 домінує HOCl, і ризик точкової корекції в 2–3 рази вищий, ніж при рН 8. Бромід у відходах RO (через вторгнення морської води) реагує з хлором, утворюючи бромноватисту кислоту, яка є так само агресивною. Клас титану впливає на стійкість до хлору: клас 7 (паладій -стабілізований) підвищує допустиму межу вмісту хлору на 30–50%, оскільки паладій каталізує катодні реакції, зменшуючи густину анодного струму. Товщина стінок забезпечує запас міцності; стінка товщиною 1,5 мм з вмістом хлору 1,2 ppm може прослужити 2000 годин, тоді як стінка товщиною 0,9 мм виходить з ладу за 500 годин.
Складання обґрунтованої специфікації
Вибираючи титановий нагрівач для служби відходів RO при температурі вище 45 градусів, вимагайте попереднього дехлорування до рівня вільного хлору нижче 1,0 ppm. Укажіть титан класу 7 для будь-якого рівня хлору вище 0,5 ppm. Встановіть монітор хлору після системи дехлорування з сигналізацією, встановленою на 1,0 ppm, і блокуванням, яке вимикає нагрівач, якщо хлор перевищує 1,5 ppm. Під час введення в експлуатацію виміряйте корозійний потенціал титанової поверхні порівняно зі срібним-хлорсрібним електродом порівняння; потенціал вище +0.6V вказує на надмірний вміст хлору, що потребує коригування дехлорування. Для існуючих обігрівачів щоквартально перевіряйте наявність точок за допомогою пенетранту. Якщо виявлені ямки, зменшіть рівень хлору на 50% або замініть на титан 7 класу. Контролюючи концентрацію залишкового хлору як критичного робочого параметра, інженер запобігає точковій несправності у потоках відходів із високим вмістом-хлориду теплого RO, де титан був би прийнятним.
