Mewn Adweithyddion Cynhyrchu Urea gydag Amoniwm Carbamate, Pa Ymyl Trwch Wal Sydd ei Angen ar gyfer Tiwb Gwresogydd Titaniwm i Gyflawni Bywyd Gwasanaeth 10 Mlynedd?

Mae adweithyddion synthesis wrea yn gweithredu ar amodau garw gyda hydoddiant amoniwm carbamate tymheredd uchel ar 180-210 gradd, gwasgedd o 140-250 bar a chyfuniad cyrydol o rywogaethau amonia, carbon deuocsid a carbamad canolradd. Mae Titaniwm Gradd 2 wedi dod yn ddeunydd safonol ar gyfer tiwbiau gwresogydd mewn planhigion stripio wrea oherwydd ei wrthwynebiad i gyrydiad carbamad pan ddewisir ymyl trwch wal digonol. Mewn llawer o leoliadau cemegol mae cyrydiad homogenaidd yn rheoli colli deunydd. Mae amoniwm carbamad yn ymosod ar ditaniwm trwy gyfuniad o gyrydiad cyffredinol, tyllu lleol mewn parthau weldio yr effeithir arnynt gan wres a chorydiad â chymorth llif mewn lleoliadau gwrthdaro cyflymder uchel. Mae'r papur hwn yn pennu trwch wal lleiaf y tiwbiau gwresogi titaniwm Gradd 2 i gynnal bywyd dylunio 10 mlynedd yn seiliedig ar ddata cyfradd cyrydiad o weithfeydd wrea gweithredu, a phrofion awtoclaf cyflym.

Proffil Cyfradd Cyrydiad mewn Carbamate Amoniwm
Nid yw cyfradd cyrydiad titaniwm Gradd 2 mewn hydoddiant amoniwm carbamate yn gyson ond mae'n dibynnu ar dymheredd, cynnwys ocsigen a threfn llif. Mae'r cyflwr goddefol yn cael ei sicrhau ym mhresenoldeb 0.1-0.5% o ocsigen neu aer yn y llif carbamate ac mae'r gyfradd cyrydiad gyffredinol yn 0.02 i 0.05 mm y flwyddyn ar 190 gradd. Mae'r ffilm oddefol yn dod yn llai sefydlog o dan amodau gwanedig (O2 < 10 ppm) ac mae'r gyfradd cyrydiad yn cynyddu i 0.10-0.15 mm y flwyddyn. Mae'r rhan fwyaf o brosesau wrea masnachol yn gweithredu gyda mewnbwn ocsigen rheoledig (20-50 ppm) i gynnal goddefedd, er bod aflonyddwch yn digwydd.

Mae'r cyfraddau cyrydiad yn y parthau gwres weldio 2-3 gwaith yn uwch na'r metel sylfaen fel arfer, oherwydd newidiadau microstrwythurol a straen gweddilliol. Mae data maes o 12 cyfleuster wrea sydd ar waith ers 5-10 mlynedd yn dangos cyrydiad metel sylfaen cyfartalog o 0.08 mm y flwyddyn (gan gynnwys methiannau goddefol) a threiddiad parth weldio o 0.20 mm y flwyddyn. Mae cyrydiad cyflymedig llif mewn cilfachau tiwb gyda chyflymder carbamad uwch na 5 m/eiliad yn achosi colled wal leol o 0.05-0.10 mm y flwyddyn ychwanegol.

Cyfrifiad Trwch Wal ar gyfer Bywyd Dylunio 10 Mlynedd
Yn seiliedig ar oes ofynnol o 10 mlynedd a chan ddefnyddio'r cyfraddau cyrydiad uchod, cyfrifir y lwfans cyrydiad gofynnol fel a ganlyn: Lwfans metel sylfaen (0.08 mm/blwyddyn x 10 mlynedd=0.8 mm) + lwfans parth weldio (gwahaniaeth ychwanegol o 0.12 mm/blwyddyn ar gyfartaledd x 10 mlynedd=1.2 mm wedi'i leoleiddio). Os na chynhwysir unrhyw elw diogelwch ychwanegol, cyfanswm y golled a gyfrifwyd mewn welds yw 2.0 mm dros 10 mlynedd.

At hyn ychwanegir ffactor diogelwch o 1.5 i ofalu am aflonyddwch prosesau, cyfnodau o brinder ocsigen a thyllu lleol. Yr ymyl isafswm trwch wal strwythurol gofynnol yw 3.0 mm yn uwch na'r isafswm trwch wal strwythurol. Ar gyfer tiwb OD 25 mm ar bwysedd mewnol 200 bar, mae isafswm y wal strwythurol tua 1.2 mm (yn seiliedig ar gyfrifiadau llestr pwysedd waliau tenau gyda straen dylunio o 70 MPa ar 200 gradd C), felly cyfanswm trwch wal enwol yw 4.2 mm.

Dangosir y cyfrifiad hwn mewn arfer diwydiant ar gyfer tiwbiau stripper wrea a thiwbiau gwresogydd. Mae'r rhan fwyaf o blanhigion wrea ar gyfer gwasanaeth gwresogydd yn nodi tiwbiau titaniwm Gradd 2 gyda thrwch wal o 3.5-4.5 mm, o'i gymharu â 1.5-2.0 mm ar gyfer cymwysiadau cemegol llai heriol. Mae rhai planhigion sydd â rheolaeth ocsigen dda ac ychydig o gyrydiad weldio wedi gweithredu'n llwyddiannus gyda wal 3.0 mm ac wedi cyflawni bywyd 10 mlynedd, er bod dadansoddiadau wedi digwydd ar 2.5 mm ar 5-6 mlynedd.

Manyleb Tiwb Gwresogydd Wrea - Matrics Cymhwysiad
Urea Math o Broses Rheolaeth Ocsigen Cyfradd Cyrydiad Sylfaenol Disgwyliedig Trwch Wal Isafswm Disgwyliedig Cyfradd Goroesi 10 Mlynedd
Oxygen stripping for CO2 strippingExcellent (50 ppm controlled) 0.04-0.06 mm/yr 3.0 mm >95% CO2 stripio w / ocsigenFair amrywiol (10-30 ppm, cynhyrfu cyffredin) 0.08-0.12 mm / blwyddyn 3.5 mm 90-95%
Prosesu ailgylchu llawn (dim O2) Gwael (di-awyru) 0.15-0.20 mm/blwyddyn 4.5 mm 85-90%
Any high velocity zones (>5 m/s) Erydiad: ychwanegu 0.5 mmYchwanegu 0.5 mm Ychwanegu 0.5 mm i'r uchod Casgliad Amrywiol ar gyfer Manyleb Gwresogydd Wrea
Y trwch wal lleiaf ar gyfer tiwbiau gwresogydd titaniwm mewn gwasanaeth carbamate amoniwm am oes dylunio 10-mlynedd yw 3.0 mm gyda'r prosesau stripio wedi'u rheoli gan ocsigen gorau a 4.5 mm ar gyfer prosesau ailgylchu neu brosesau ailgylchu llwyr. Y prif risg o fethiant yw cyrydiad parth weldio ac felly mae angen triniaeth wres ar ôl weldio a phroffilio weldio manwl gywir. Dylai peirianwyr nodi isafswm trwch wal o 3.5 mm ar gyfer manylebau gwresogydd newydd mewn planhigion wrea stripio CO₂ safonol a 4.0 mm ar gyfer planhigion sy'n profi cynhyrfu rheolaeth ocsigen yn aml. Ni fydd y trwch wal a ddefnyddir fel arfer ar gyfer gweithrediadau cemegol cyffredin (2.0 i 2.5 mm) yn rhoi bywyd 10 mlynedd mewn adweithyddion wrea.