Titaanilämmitysputkia käytetään laajalti teollisuuden jätevedenkäsittelyjärjestelmien lämmittämiseen, koska ne kestävät erinomaisesti kloridia ja orgaanista happoa. Monet teollisuusjätevedet sisältävät kuitenkin runsaasti liuenneita kiintoaineita (suoloja, raskasmetalli-ioneja, suspendoituneita mineraaliaineita). Korkea liuenneiden kiintoaineiden kokonaismäärä (TDS) nostaa väliaineen johtavuutta, nopeuttaa sedimentin likaantumista ja voimistaa paikallista rakokorroosiota, joka vähitellen heikentää titaanidioksidin passiivikalvoa ja lyhentää lämmityskokoonpanojen käyttöikää, jopa ilman fluoria tai vahvaa kuumaa alkalia.
Korkeasti liuenneet kiintoaineet parantavat suuresti jätevesielektrolyytin sähkönjohtavuutta. Matala-TDS-puhtaalla vedellä on heikko ionien liikkuvuus, mikä rajoittaa galvaanisen ja rakokorroosion nopeutta. Kun TDS-pitoisuus nousee yli 5000 mg/l, massiiviset vapaat ionit lisäävät merkittävästi nesteen johtavuutta. Kaikki pienet naarmut tai hankausvirheet titaanipassiivikalvossa muodostavat mikrogalvaanisen kennon ehjän ympäröivän kalvon kanssa. Korkean-johtavuuden väliaine nopeuttaa elektronien siirtoa, jolloin matalat pintavirheet laajenevat syviin kuoppiin paljon nopeammin kuin matalan-suolaisuudessa vedessä. Hitsausvyöhykkeistä, joissa on luonnostaan ohuempi oksidikalvo, tulee ensisijaisia korroosiopisteitä.
Jatkuva lämpösaostus muodostaa tiheän mineraalilikaa, joka peittää putken seinämän. Useimpien epäorgaanisten suolojen (kalsium, magnesium, sulfaatti, kloridi) liukoisuus laskee jyrkästi korotetussa kuumennuslämpötilassa. Korkeasti liuenneet kiintoaineet johtavat nopeaan titaanin pintaan tiukasti kiinnittyneen hilseilyn muodostumiseen, jolloin muodostuu tiivis rako kalkin ja metallimatriisin väliin. Tämän mikroraon sisällä syövyttäviä ioneja, kuten kloridikonsentraattia, on kymmeniä kertoja suurempi kuin yleisessä jätevedessä. Vaikka titaani kestää hyvin normaaleja kloriditasoja, erittäin korkea paikallinen kattilakiven kloridipitoisuus liuottaa hitaasti ulomman passiivikerroksen ja laukaisee saostuman alle piilotetun korroosion, jota ei voida poistaa tavallisella yksinkertaisella huuhtelulla.
Raskasmetallien liuenneet ionit aiheuttavat toissijaisia galvaanisen korroosiovaaran. Korkean TDS:n omaava jätevesi sisältää yleensä rauta-, mangaani-, nikkeli- ja sinkki-ioneja. Nämä metalli-ionit saostuvat oksidikerroksiksi titaaniputken pinnalle kuumentamisen jälkeen. Saostuneilla raskasmetallisedimenteillä on eri elektrodipotentiaali kuin puhtaalla titaanimatriisilla, ja ne muodostavat lukemattomia miniatyyri galvaanisia kennoja, jotka ovat jakautuneet putken seinämään. Jokainen sedimenttilappu toimii katodina, ja sen alla oleva paljastettu titaani muuttuu anodiksi, mikä johtaa tasaiseen mikro-kuoppaukseen, joka leviää lämmityspinnalle pitkän{5}}käytön aikana.
Alhainen liuenneen hapen olosuhde korkeassa-TDS-jätevedessä heikentää kalvon itse{1}}korjauskykyä. Korkea suolapitoisuus vähentää hapen liukoisuutta veteen. Passiivinen TiO₂-kalvo luottaa liuenneeseen happeen korjatakseen pinnan naarmuja ja ohenevia alueita. Hapenpuute yhdistettynä korkeaan ioninjohtavuuteen luo kaksinkertaisen vauriovaikutuksen: passiivinen kalvo ei voi uusiutua ajoissa, kun taas korkean -johtavuuden omaava elektrolyytti nopeuttaa korroosioreaktiota kaikissa viallisissa kohdissa. Staattiset jäteveden varastosäiliöt, joissa on nollakierto, aiheuttavat vakavimman ikääntymisriskin titaanilämmitysputkille.
Kohdennetut säätötoimenpiteet pidentävät käyttöikää korkeissa TDS-työolosuhteissa. Asenna ensin online-pehmennysesikäsittelylaitteet kalsium- ja magnesiumionipitoisuuden vähentämiseksi ja saostumisen hidastamiseksi. Toiseksi lisää väliaineen kiertovirtausnopeutta yli 1,2 m/s vähentääksesi sedimentin tarttumista putken seiniin. Kolmanneksi lisää säännöllinen peittauspuhdistus miedolla orgaanisella hapolla poistaaksesi kertyneet mineraalihilseet joka kuukausi. Neljänneksi varustaa ilmastuslaitteet, jotka nostavat liuennutta happea yli 6 mg/l, jotta passiivisen kalvon itsekorjauskyky säilyy. Viidenneksi, lyhennä tarkastusjaksoa kahden kuukauden välein seinämän paksuuden ja pinnan pistekuormituksen tarkistamiseksi.
表格
| Jäteveden TDS-taso | Korroosiovaikutus titaanilämmitysputkiin | Vastaava ohjausratkaisu |
|---|---|---|
| Matala TDS (＜1000 mg/L), riittävä ilmastus | Vain hidas tasainen värinmuutos, pitkä käyttöikä | Neljännesvuosittainen rutiinihuuhteluhuolto riittää |
| Keskitasoinen TDS (1000–5000 mg/l), staattinen verenkierto | Kohtalainen kattilakertymä, hajallaan olevia mikro{0}}kuoppia | Lisää virtausnopeutta, kuukausittainen likaantumispuhdistus |
| Korkea TDS (＞5000 mg/L), vähän liuennutta happea | Vakavaa alle{0}}jäämän rakoa, raskasmetallisedimenttien korroosiota | Vettä pehmentävä esikäsittely + jatkuva ilmastus |
| Korkean TDS:n jätevesi raskasmetalli-ioneilla | Laajalle levinnyt miniatyyri galvaaninen korroosio metallioksidikertymistä | Säännöllinen happokalkinpoisto + kahdesti{1}}kuukaudessa pintapotentiaalin tunnistus |
Lyhyt yhteenveto
Paljon liuenneita kiintoainepitoisuuksia lisäävät jäteveden johtavuutta, edistävät mineraalien likaantumisen muodostumista ja vähentävät liuenneen happipitoisuutta, mikä yhdessä nopeuttaa passiivista kalvon ohenemista ja titaanilämmitysputkien ali{0}}kerrostumaa. Esikäsittely suolapitoisuuden alentamiseksi, nestekierron parantamiseksi ja liuenneen hapen lisäämiseksi voi tehokkaasti lieventää korroosiovaurioita ja pidentää laitteiden käyttöikää teollisuuden jäteveden lämmitysjärjestelmissä.
