Lỗi mỏng do ăn mòn đồng đều đề cập đến việc ống gia nhiệt bằng titan được ngâm-trong thời gian dài trong môi trường ăn mòn đặc biệt như florua nồng độ-cao, axit nóng mạnh và dung dịch axit khử. Lớp màng thụ động titan dioxide tự nhiên trên toàn bộ bề mặt bên trong và bên ngoài liên tục bị hòa tan và hư hỏng. Nếu không có sự bảo vệ của lớp oxit nhỏ gọn, chất nền titan sẽ trải qua quá trình hòa tan điện hóa đồng nhất trên tất cả các bề mặt ướt, dẫn đến giảm độ dày thành ống. Khi độ dày thành dư không thể chịu được áp suất làm việc bên trong và tải trọng cơ học bên ngoài, biến dạng phồng cục bộ xảy ra và cuối cùng xuyên qua gây rò rỉ trung bình hoặc vỡ đường ống. Kiểu ăn mòn này có đặc điểm là sự mất mát vật liệu đồng bộ trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc, thường xảy ra trong các đường ống dẫn nhiệt vận chuyển axit flohydric, axit clohydric đậm đặc nóng và nước thải có chứa florua.
1. Cơ chế hòa tan màng thụ động và cơ chế phát triển ăn mòn đồng nhất
Màng TiO₂ được tạo ra tự nhiên là lớp chống-ăn mòn cốt lõi của vật liệu titan. Các ion florua có khả năng tạo phức mạnh với các thành phần oxit titan, có thể hòa tan ổn định lớp bảo vệ thụ động vào pha lỏng. Trong điều kiện nhiệt độ cao và khử mạnh, các ion hydro phản ứng trực tiếp với ma trận kim loại titan, loại bỏ khả năng tái sinh tự phát. Do không có sự khác biệt rõ ràng về điện thế giữa các khu vực khác nhau trên bề mặt ống nên phản ứng ăn mòn diễn ra đồng đều trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc trung bình. Khác với ăn mòn rỗ và kẽ hở cục bộ chỉ gây hư hại cho các khu vực nhỏ, ăn mòn đồng đều tiêu tốn toàn bộ thành ống và độ dày thành giảm đều đặn theo thời gian sử dụng tích lũy. Khi lớp màng bảo vệ bị mất hoàn toàn, tốc độ ăn mòn sẽ được duy trì ở mức cao ổn định.
2. Các vị trí điển hình dễ bị hư hại do ăn mòn đồng đều
Tất cả các phần thành trong của đường ống được lấp đầy và lưu thông bằng môi trường axit có chứa florua-hoặc tính khử mạnh;
Các khu vực tường ngoài liên tục bị bám dính bởi sương axit, nước ngưng tụ axit và chất lỏng ăn mòn tràn ra môi trường nhà xưởng;
Điểm chết-thấp và ống mù thoát nước nơi chất lỏng ăn mòn tích tụ và thấm vào thành ống trong thời gian dài;
Vùng hàn có cấu trúc oxit lỏng lẻo, khả năng tái tạo màng thụ động sau hàn yếu hơn;
Các phần đường ống còn sót lại chất lỏng tẩy rửa mà không được trung hòa kỹ lưỡng sau khi làm sạch bằng hóa chất.
3. Các yếu tố gây ra lõi làm tăng tốc độ hư hỏng do ăn mòn
Môi trường xử lý chứa ion florua hoặc axit khử mạnh, nóng vượt quá-phạm vi chống ăn mòn có thể áp dụng của titan nguyên chất;
Không sử dụng lớp lót chống-ăn mòn có chủ đích hoặc lớp gia cố sửa đổi hợp kim nào trong điều kiện làm việc có tính ăn mòn cao;
-sương axit tại chỗ không được thu gom và xử lý, dẫn đến-sự xói mòn lâu dài của thành ngoài đường ống;
-Việc làm sạch sau bảo trì không thể xả hết dung dịch tẩy rửa còn sót lại, dẫn đến hiện tượng ăn mòn do ngâm lâu dài;
Nhiệt độ hoạt động quá cao làm tăng tốc đáng kể phản ứng tạo phức hóa học giữa môi trường và nền titan.
4. Các biện pháp kỹ thuật kiểm soát và ngăn chặn liên kết đầy đủ-
① Lắp đặt hệ thống định lượng trung hòa và giám sát thành phần môi trường trực tuyến tại đầu vào đường ống
Kiểm soát nồng độ florua và axit trong phạm vi sử dụng an toàn của ống titan.
② Áp dụng lớp phủ chống flo-hoặc áp dụng nâng cấp vật liệu hợp kim titan cho các điều kiện làm việc bị ăn mòn nghiêm trọng
Xây dựng hàng rào cách ly thứ cấp để ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa môi trường ăn mòn và chất nền.
③ Cấu hình thiết bị thông gió và hấp thụ hơi axit của nhà xưởng cũng như bọc lớp bảo vệ chống ăn mòn-tường bên ngoài
Ngăn chặn sự ăn mòn của môi trường bên ngoài làm xói mòn bề mặt bên ngoài đường ống.
④ Xây dựng quy trình-xả và trung hòa sau khi làm sạch được tiêu chuẩn hóa
Loại bỏ hoàn toàn chất lỏng ăn mòn còn sót lại sau quá trình bảo trì.
⑤ Thực hiện-đo độ dày thành chu vi đầy đủ định kỳ và ghi lại xu hướng độ dày
Thay thế trước các đoạn ống khi đạt độ dày thành thiết kế tối thiểu cho phép.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Chế độ trung bình & bảo vệ | Rủi ro ăn mòn thống nhất | Đề xuất ứng dụng |
|---|---|---|
| Môi trường florua không hạn chế + không có lớp bảo vệ-chống ăn mòn bên ngoài + làm sạch không đầy đủ | Nhìn chung, thành mỏng và hiện tượng rò rỉ nổ xảy ra trong quá trình vận hành trung hạn- | Thêm hệ thống lọc môi trường và triển khai cải tạo-chống ăn mòn đường ống |
| Kiểm soát thành phần môi trường-theo thời gian thực + lớp bảo vệ hai lớp- bên trong và bên ngoài + quy trình làm sạch được tiêu chuẩn hóa | Hạn chế hiệu quả sự hòa tan màng thụ động và mất ma trận đồng nhất | Đặc điểm kỹ thuật thiết kế tiêu chuẩn cho đường ống vận chuyển gia nhiệt titan trung bình có tính axit |
| Xử lý thụ động tăng cường bề mặt + quét toàn bộ độ dày ống hàng năm + phân tích lấy mẫu môi trường thường xuyên | Nguy cơ vỡ đường ống cực thấp và tai nạn an toàn tràn trung bình | Sơ đồ ưu tiên cho các dự án mạng lưới đường ống sưởi ấm-có chứa florua{1}}có chứa hóa chất theo chu kỳ dài |
Phần kết luận
Sự ăn mòn hóa học đồng đều của ống gia nhiệt titan là do các thành phần ăn mòn đặc biệt phá hủy màng thụ động bề mặt, dẫn đến sự hòa tan tổng thể đồng bộ và giảm độ dày thành của ma trận kim loại. Các biện pháp phòng ngừa cốt lõi bao gồm điều chỉnh nồng độ thành phần ăn mòn trung bình, nâng cấp vật liệu hoặc thêm các lớp chống-ăn mòn cách ly, loại bỏ sự xói mòn do sương axit bên ngoài, tiêu chuẩn hóa quy trình làm sạch sau- vận hành và thực hiện kiểm tra độ dày thành thường xuyên. Quản lý toàn bộ-quy trình khép kín- về tiền xử lý môi trường, tăng cường chống ăn mòn-đường ống và bảo trì kiểm tra hàng ngày có thể tránh được một cách hiệu quả sự cố vỡ đường ống và tai nạn ô nhiễm môi trường do sự ăn mòn đồng đều của các ống gia nhiệt bằng titan.
