Ăn mòn đồng đều đề cập đến sự mỏng đi đồng đều và nhất quán của vật liệu trên bề mặt bên trong và bên ngoài của ống gia nhiệt titan khi tiếp xúc với môi trường ăn mòn mạnh trong thời gian dài. Lớp màng thụ động titan dioxide dày đặc trên bề mặt vật liệu liên tục bị hòa tan và không thể tái sinh đều đặn. Độ dày thành ống giảm đều khi quá trình ăn mòn diễn ra, khả năng chịu áp suất-giảm đáng kể và rò rỉ-thành ống sẽ xảy ra khi độ dày thành ống bị mất đi vượt quá mức cho phép an toàn theo thiết kế. Không giống như hư hỏng rỗ hoặc nứt cục bộ, sự ăn mòn này lan rộng đều trên tất cả các khu vực tiếp xúc trung bình và mức độ hư hỏng có thể được theo dõi thông qua việc phát hiện độ dày siêu âm thường xuyên.
1. Cơ chế ăn mòn điện hóa
Titanium dựa vào màng oxit TiO₂ nhỏ gọn để cách ly chất nền khỏi môi trường ăn mòn. Trong axit khử-nồng độ cao, axit hydrofluoric hoặc môi trường kiềm mạnh, nóng, màng thụ động bảo vệ được ăn mòn hóa học và hòa tan liên tục. Nền titan tươi lộ ra sau khi mất màng ngay lập tức trải qua quá trình hòa tan anốt và đi vào môi trường dưới dạng ion kim loại. Do lớp bảo vệ bị hư hỏng đồng đều, không có sự khác biệt rõ rệt theo vùng nên phản ứng ăn mòn anốt diễn ra đồng bộ trên toàn bộ bề mặt bị ướt. Ma trận kim loại được tiêu thụ từng lớp với tốc độ ăn mòn ổn định. Sự mất mát vật liệu tích lũy trong thời gian dài-dẫn đến việc làm mỏng thành tổng thể, giảm độ bền kết cấu và có khả năng bị vỡ dưới áp suất làm việc.
2. Vị trí điển hình dễ bị ăn mòn đồng đều
Bề mặt ống bên trong được ngâm hoàn toàn trong axit hydrofluoric, axit đậm đặc nóng và môi trường khử mạnh quanh năm;
Thành ống bên ngoài tiếp xúc với sương mù axit ăn mòn, khí ngưng tụ và khí thải oxy hóa trong thời gian dài;
Các bộ phận của thiết bị hoạt động ở điều kiện-nhiệt độ cao sẽ đẩy nhanh quá trình hòa tan tổng thể của màng thụ động;
Các đoạn ống không có lớp lót hoặc lớp phủ bảo vệ và tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng xử lý mạnh;
Các đường ống không hoạt động được bịt kín bằng nước thải ăn mòn còn sót lại trong thời gian- ngừng hoạt động lâu dài.
3. Các yếu tố cốt lõi đẩy nhanh quá trình ăn mòn đồng đều
Nồng độ ion florua cao, axit mạnh và chất khử trong môi trường làm việc;
Nhiệt độ sử dụng quá cao làm tăng tốc đáng kể phản ứng hóa học hòa tan màng;
Môi trường cọ rửa liên tục tước bỏ màng thụ động mỏng mới hình thành trước khi nó ổn định;
Thiếu bảo trì oxy hóa anốt hoặc thụ động thường xuyên để sửa chữa lớp bảo vệ;
Biên độ dày thành thiết kế không đủ để đối phó với sự suy giảm độ dày trung bình dài hạn-.
4. Các biện pháp kỹ thuật ngăn chặn liên kết toàn diện-đa chiều{2}}
① Thêm chất ức chế ăn mòn mục tiêu vào môi trường
Hình thành lớp hấp phụ bảo vệ phụ trợ để làm chậm tốc độ hòa tan đồng đều của chất nền titan.
② Tiến hành xử lý thụ động oxy hóa anốt định kỳ
Tái tạo màng oxit dày và ổn định để thường xuyên khôi phục hiệu suất chống ăn mòn bề mặt.
③ Áp dụng lớp phủ chống-ăn mòn bên ngoài hoặc lớp cách ly lớp lót PFA
Tách biệt hoàn toàn vật liệu cơ bản titan khỏi chất lỏng ăn mòn và môi trường khí quyển.
④ Bố trí kiểm tra độ dày thành định kỳ
Giám sát độ dày bị mất một cách linh hoạt và sắp xếp bảo trì hoặc thay thế trước khi vượt quá ngưỡng an toàn.
⑤ Giảm nhiệt độ trung bình và nồng độ chất ăn mòn trong phạm vi cho phép sản xuất
Giảm lực truyền động phản ứng để giảm tốc độ ăn mòn tổng thể về cơ bản.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Điều kiện dịch vụ & Chế độ bảo vệ | Rủi ro ăn mòn thống nhất | Kế hoạch tối ưu hóa được đề xuất |
|---|---|---|
| Ống titan trần + flo-nhiệt độ cao-chứa môi trường ăn mòn | Các mối nguy hiểm về an toàn và làm mỏng tường tổng thể nhanh chóng | Thêm chất ức chế hoặc áp dụng lớp lót bảo vệ ngay lập tức |
| Ống trần + thụ động thường xuyên + giám sát độ dày | Kiểm soát hiệu quả tốc độ ăn mòn trung bình | Thông số vận hành tiêu chuẩn hàng ngày |
| Lớp lót bên trong + lớp phủ bên ngoài + ức chế ăn mòn trung bình | Xu hướng mất mát vật liệu tổng thể tối thiểu | Đề án ưu tiên điều kiện làm việc ăn mòn nghiêm trọng |
Phần kết luận
Sự ăn mòn đồng đều của các ống gia nhiệt titan bắt nguồn từ sự hòa tan tích hợp kéo dài của màng thụ động TiO₂ và thậm chí tiêu thụ ma trận titan. Các ý tưởng phòng ngừa cốt lõi bao gồm cách ly chất nền khỏi môi trường ăn mòn, sửa chữa lớp bảo vệ oxit một cách thường xuyên, làm chậm các phản ứng điện hóa với các chất phụ gia hóa học và loại bỏ trước những nguy hiểm tiềm ẩn thông qua việc phát hiện độ dày định kỳ. Việc tối ưu hóa toàn diện các thông số quy trình, bảo trì bề mặt và cấu trúc bảo vệ có thể ngăn ngừa hiệu quả sự cố thiết bị do hiện tượng mỏng thậm chí do ăn mòn lâu dài gây ra.
