Ăn mòn rỗ là hiện tượng ăn mòn cục bộ điển hình của ống gia nhiệt bằng titan. Ion clorua, ion florua và các ion halogen khác trong môi trường làm việc phá vỡ tính toàn vẹn của màng thụ động titan dioxide ở những khuyết tật bề mặt nhỏ, tạo thành các hố ăn mòn cực dương vi{1}}độc lập. Sự ăn mòn lan rộng nhanh chóng vào trong theo chiều sâu trong khi phần kim loại nền xung quanh vẫn còn nguyên vẹn. Khi các hố liên tục đào sâu và nối với nhau, chúng xuyên qua thành ống và gây rò rỉ trung bình. Loại ăn mòn này có các đặc điểm vĩ mô không rõ ràng, tính ngẫu nhiên mạnh mẽ và khởi phát đột ngột, được xếp hạng là một trong những dạng hư hỏng bất ngờ phổ biến nhất của các bộ phận trao đổi nhiệt titan.
1. Cơ chế hình thành điện hóa ăn mòn rỗ
Một lớp màng bảo vệ TiO₂ trơ dày đặc tự động hình thành trên bề mặt titan để cách ly nền khỏi môi trường ăn mòn. Khi các ion halogen hấp phụ trên các vết xước nhỏ, khuyết tật bao gồm hoặc vùng yếu của lớp thụ động, chúng sẽ thay thế oxy trong màng oxit và tạo ra các chất halogenua titan hòa tan, phá hủy một phần cấu trúc thụ động bảo vệ. Các sản phẩm ăn mòn bịt kín lỗ hở của hố, tạo thành một môi trường vi mô khép kín bên trong hố, nơi các ion halogen tiếp tục tập trung và giá trị pH giảm xuống. Thành bên trong của hố đóng vai trò là cực dương và hòa tan liên tục, trong khi bề mặt thụ động rộng lớn còn nguyên vẹn bên ngoài đóng vai trò là cực âm để tăng tốc phản ứng anốt bên trong hố. Sự ăn mòn phát triển theo chiều dọc xuống dưới thay vì lan rộng theo chiều ngang, cuối cùng xuyên qua thành ống và gây rò rỉ thiết bị.
2. Các vị trí điển hình dễ bị ăn mòn rỗ
Vùng dao động mức chất lỏng nơi chất lỏng chứa halogen-bay hơi và kết tủa muối tinh thể để làm giàu ion;
Các vết trầy xước cơ học, vết lõm và hư hỏng do va chạm để lại trong quá trình gia công, vận chuyển và lắp đặt;
Các khu vực bị bao phủ bởi trầm tích, cặn và chất bám dính dẫn đến tích tụ ion dưới lớp trầm tích;
Các khu vực được hàn có lớp oxit lỏng lẻo và quá trình sửa chữa thụ động sau mối hàn-không hoàn chỉnh;
những phần nước chết có môi trường tĩnh-tĩnh lâu dài và tích tụ liên tục các anion ăn mòn.
3. Các yếu tố cốt lõi đẩy nhanh quá trình ăn mòn rỗ titan
Nồng độ ion clorua và florua cao trong môi trường quá trình tuần hoàn;
Nhiệt độ hoạt động tăng cao làm tăng hoạt động hóa học của các ion halogen làm xói mòn màng thụ động;
Da oxit hàn không được loại bỏ và hư hỏng cơ học bề mặt sau khi gia công;
Ngừng hoạt động lâu dài với chất lỏng ăn mòn còn sót lại mà không xả và thoát nước kỹ lưỡng;
Màng thụ động tự nhiên mỏng, không liên tục trên bề mặt titan.
4. Các biện pháp kỹ thuật ngăn chặn liên kết toàn diện-đa chiều{2}}
① Kiểm soát chặt chẽ hàm lượng ion halogen trong môi trường
Lắp đặt các thiết bị lọc và khử muối để giảm nồng độ ion flo và clo trong hệ thống chất lỏng.
② Loại bỏ các khuyết tật bề mặt và tiêu chuẩn hóa việc xử lý sau mối hàn-
Mài các gờ và vết trầy xước; tiến hành tẩy và thụ động sau khi hàn để loại bỏ cặn oxit và xây dựng lại màng thụ động đồng nhất.
③ Thường xuyên làm sạch cặn và đổ hết chất lỏng còn sót lại
Xả hết môi trường trong thời gian ngừng hoạt động của thiết bị và xả đường ống để tránh sự kết tinh muối và nồng độ ion cục bộ.
④ Tăng cường cốt thép thụ động bề mặt
Áp dụng quá trình oxy hóa anốt để làm dày màng TiO₂ một cách nhân tạo và cải thiện khả năng chống lại sự xâm nhập của ion và phá vỡ màng.
⑤ Đặt giới hạn trên hợp lý của nhiệt độ vận hành
Tránh sử dụng dịch vụ quá nhiệt-trong thời gian dài để giảm khả năng ăn mòn của các anion ăn mòn đối với lớp bảo vệ.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Chế độ điều trị & vận hành | Rủi ro ăn mòn rỗ | Kế hoạch tối ưu hóa được đề xuất |
|---|---|---|
| Oxit hàn không được loại bỏ + môi trường có hàm lượng flo/clorua cao | Nguy cơ thủng xác định nhanh chóng rất cao | Thực hiện thụ động tẩy và tối ưu hóa chất lượng nước ngay lập tức |
| Sau{0}}thụ động hóa mối hàn + bảo trì vệ sinh định kỳ | Ngăn chặn hiệu quả việc bắt đầu và mở rộng hố | Thông số kỹ thuật sản xuất và vận hành tiêu chuẩn |
| Tăng cường oxy hóa anốt + tinh chế trung bình | Xu hướng ăn mòn rỗ tối thiểu | Sơ đồ ưu tiên cho halogen khắc nghiệt-có điều kiện làm việc |
Phần kết luận
Ăn mòn rỗ trên các ống gia nhiệt bằng titan phát sinh từ sự phá vỡ cục bộ của màng thụ động bởi các ion halogen và sự ăn mòn điện hóa tăng tốc bị chặn bên trong các hố. Các chiến lược phòng ngừa cơ bản bao gồm giảm nồng độ ion ăn mòn trong môi trường, loại bỏ các điểm bắt đầu khuyết tật bề mặt, sửa chữa hư hỏng do hàn thông qua xử lý thụ động và ngăn chặn sự lắng đọng muối từ chất lỏng dư tĩnh. Kiểm soát-vòng kín trong quá trình xử lý hoàn thiện, bảo vệ bề mặt và bảo trì vận hành hàng ngày có thể loại bỏ triệt để các rủi ro rò rỉ tiềm ẩn do ăn mòn rỗ các ống gia nhiệt titan.
