Tuổi thọ sử dụng và khả năng chống ăn mòn của ống gia nhiệt titan nguyên chất hoàn toàn phụ thuộc vào tính toàn vẹn và độ nén của màng thụ động TiO₂ trên bề mặt. Trong quá trình làm sạch CIP bazơ-axit xen kẽ dài hạn, tác động của chu trình nhiệt và sự đóng cặn của vi sinh vật, màng thụ động sẽ liên tục tạo ra các khuyết tật vi mô, làm mỏng và bong tróc cục bộ. Nhiều xưởng thực hiện bảo trì thụ động thường xuyên nhưng vẫn phải đối mặt với tình trạng ăn mòn rỗ thường xuyên và suy giảm tiềm ẩn, nguyên nhân chủ yếu là do việc sửa chữa màng thụ động chưa hoàn chỉnh. Bài viết này phân tích các lý do cốt lõi khiến việc sửa chữa màng không thành công và đề xuất các biện pháp khắc phục được tiêu chuẩn hóa để đạt được khả năng tái tạo màng thụ động ổn định và dày đặc.
Cung cấp oxy hòa tan không đủ là nguyên nhân chính gây ra sự thụ động không hoàn toàn. Màng thụ động titan là một cấu trúc-tự sửa chữa{2}}phụ thuộc vào oxy. Sau khi làm sạch bằng axit CIP, lớp oxit bề mặt ống bị loại bỏ và làm mỏng, cần có đủ oxy hòa tan trong môi trường để tạo lại lớp màng bảo vệ nhỏ gọn. Hầu hết các xưởng đều sử dụng nước tĩnh mà không sục khí, dẫn đến thiếu oxy cục bộ ở các vùng chết như vòng cung trên của ống và các khoảng trống đỡ. Màng oxit mới được tạo ra lỏng lẻo và xốp, không thể ngăn chặn sự xâm nhập của các ion axit hữu cơ và clorua, dẫn đến sự ăn mòn liên tục của ma trận titan.
Chất cặn bẩn và chất gây ô nhiễm bề mặt là những trở ngại chính cho sự hình thành màng. Cặn đường cacbon hóa dư, kết tủa muối vô cơ và bụi đánh bóng bao phủ bề mặt ống cục bộ, cách ly sự tiếp xúc giữa ma trận titan và dung dịch thụ động. Ngay cả khi quá trình thụ động tổng thể hoàn tất, các khu vực được che phủ không thể hình thành màng thụ động mới, tạo thành vô số khoảng trống ăn mòn cực nhỏ. Trong quá trình lên men tiếp theo, những vùng trống này ưu tiên trở thành nguồn ăn mòn rỗ, dần dần mở rộng thành các khuyết tật ăn mòn trên diện rộng-.
Kiểm soát nhiệt độ và thời gian không hợp lý trong quá trình thụ động cũng dẫn đến việc sửa chữa màng không đạt tiêu chuẩn. Nhiệt độ thụ động quá cao làm tăng tốc độ phân hủy nhanh chóng của hydrogen peroxide, dẫn đến việc cung cấp oxy hoạt động không đủ và quá trình cô đặc màng không hoàn chỉnh. Nhiệt độ quá thấp hoặc thời gian ngâm không đủ khiến màng mới mỏng và không ổn định, dễ bong tróc dưới chu trình nhiệt. Ngoài ra, quá trình thụ động trực tiếp mà không có sự chuyển đổi nước trung tính sau khi làm sạch bằng kiềm mạnh sẽ gây ra các chất kiềm dư thừa để trung hòa thuốc thử thụ động, làm mất hoàn toàn hiệu quả tái tạo màng.
Sự can thiệp điện cục bộ cũng cản trở việc sửa chữa màng thụ động đồng đều. Sự lão hóa của ống bọc cách nhiệt PTFE, các giá đỡ bằng thép lộ ra và các ốc vít bằng kim loại không cách điện tạo thành sự chênh lệch tiềm năng trên bề mặt ống titan. Sự khác biệt hiện tại làm cho độ dày màng thụ động không đồng đều, với-các khu vực có tiềm năng thấp hình thành các vùng ăn mòn yếu. Sự mất cân bằng tiềm tàng lâu dài sẽ gây ra hiện tượng hỏng màng theo khu vực, dẫn đến tốc độ lão hóa không nhất quán của toàn bộ bề mặt ống.
Để giải quyết vấn đề sửa chữa phim thụ động không đầy đủ, phải thực hiện các quy trình thụ động được tiêu chuẩn hóa có hệ thống. Đầu tiên, loại bỏ triệt để cặn bề mặt và tạp chất trước khi thụ động hóa, đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn với ma trận titan. Thứ hai, duy trì thông khí liên tục trong quá trình thụ động để giữ lượng oxy hòa tan trên 6mg/L, loại bỏ các vùng chết thiếu oxy. Kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ ở mức 35–45 độ và kéo dài thời gian trưởng thành tĩnh lên 12–24 giờ, đảm bảo đủ thời gian cho quá trình cô đặc màng.
Các biện pháp cách ly chống ăn mòn-phụ trợ phải được thực hiện đồng bộ. Thường xuyên thay thế các miếng đệm PTFE và ống bọc cách nhiệt đã cũ để tránh nhiễu tiếp xúc kim loại không giống nhau. Đối với các ống có điện thế thấp-trong thời gian dài, hãy sử dụng phương pháp thụ động hydro peroxide ngâm hoàn toàn ngoại tuyến để sửa chữa triệt để các màng bị lỗi. Tiến hành kiểm tra điện thế sau mỗi lần bảo trì để đảm bảo điện thế bề mặt tổng thể cao hơn +150mV với sự phân bố đồng đều.
Tóm lại, việc sửa chữa màng thụ động không hoàn chỉnh là một vấn đề mãn tính quan trọng dẫn đến hỏng hóc sớm của ống gia nhiệt titan. Thiếu oxy, bụi bẩn còn sót lại, kiểm soát thông số không đúng và nhiễu điện là bốn nguyên nhân chính. Việc tiêu chuẩn hóa-làm sạch trước, bổ sung oxy, thông số thời gian nhiệt độ và bảo vệ cách ly có thể cải thiện hiệu quả độ nén và độ ổn định của màng thụ động, nâng cao cơ bản khả năng chống-ăn mòn của ống và kéo dài chu trình bảo trì tổng thể của thiết bị gia nhiệt bằng titan.
