Beth yw'r Trwch Gwain Critigol ar gyfer 316 o Diwbiau Gwresogi Dur Di-staen mewn Dŵr Wedi'i Ddadïoneiddio Uchel Purdeb ar 95-100 gradd?

Y Gwasanaeth Gwrthsafiad Sylfaenol mewn Cyfaddawdu

Mae amgylchedd cyrydol 316 o diwbiau gwresogi dur di-staen mewn dŵr wedi'i ddadïoneiddio (DI) purdeb uchel, sydd â gwrthedd > 1 MΩ·cm (10-18 MΩ·cm) yn wrthddywediad. Mae purdeb uchel dŵr DI yn dileu'r rhan fwyaf o brosesau cyrydiad electrocemegol, ond mae'r purdeb iawn sy'n ei wneud yn ddeniadol yn cynhyrchu amgylchedd cyrydol ar gyfer metelau goddefol. Os nad yw'r dargludedd yn ddigon uchel i ganiatáu gostyngiad ocsigen neu adweithiau cathodig eraill, mae'r gorchudd cromiwm ocsid amddiffynnol yn dod yn ansefydlog a gall wanhau neu dorri i lawr yn lleol. Mae'r ffenomen hon yn cael ei chyflymu ar dymheredd uchel yn agos at 100 gradd C. Mae trwch gwain yn ffactor mewn ymwrthedd i drydylliad yn y pen draw o'r modd cyrydu rhyfedd hwn, ac yn yr effeithlonrwydd thermol sy'n angenrheidiol i gynnal tymereddau proses mewn golchi lled-ddargludyddion, dŵr fferyllol ar gyfer systemau chwistrellu (WFI), a baddonau ailgylchredeg labordy. Mae'r dadansoddiad hwn yn nodi'r ystod drwch trothwy lle nad yw'r fantais cyrydu bach mewn gwasanaeth dŵr purdeb uchel yn gwrthbwyso cosb gwres waliau mwy trwchus.

Ymddygiad Cyrydiad mewn Dŵr Deionedig Purdeb Uchel.

Nid yw 316 o ddur di-staen yn cyrydu mewn dŵr DI purdeb uchel ar 95-100 gradd yn yr ystyr confensiynol o golli metel oherwydd ocsidiad. Yn lle hynny, y prif fecanwaith diraddio yw dadansoddiad o oddefedd ac yna trwytholchiad unffurf graddol iawn o elfennau aloi. Mae astudiaethau o ddur di-staen mewn-tymheredd,-dŵr gwrthedd uchel yn dangos cyfraddau cyrydiad o tua 0.005–0.02 mm/flwyddyn gydag ïonau haearn a chromiwm yn cael eu rhyddhau i hydoddiant ar lefelau{-fesul-biliwn. O dan y mecanwaith hwn byddai wal 1.0 mm o drwch yn ddamcaniaethol yn goroesi 50-200 mlynedd. Nid y twll yw'r mater pwysicaf, ond halogiad y cynnyrch. Wrth i'r haen oddefol hydoddi'n raddol, mae ïonau metel yn cael eu rhyddhau i'r dŵr DI gan ostwng gwrthedd ac efallai dyddodi ar gydrannau sensitif i lawr yr afon. Gall hyd yn oed ychydig o rannau fesul biliwn o haearn neu gromiwm niweidio ansawdd y cynnyrch mewn cymwysiadau megis golchi lled-ddargludyddion neu fformiwleiddiad fferyllol. Nid yw waliau mwy trwchus yn lleihau cyfradd rhyddhau ïon fesul ardal uned; mae diddymu'r ffilm goddefol yn ddigwyddiad arwyneb ac mae'n annibynnol ar drwch y swmp gwaelodol. Fodd bynnag, mae gan waliau mwy trwchus gronfa fwy o gromiwm i gynnal yr haen oddefol am gyfnodau hirach. Gall y gyfradd cyrydu gyflymu'n ddramatig pan fydd y rhanbarth wyneb agos yn cael ei ddisbyddu o gromiwm (o dan yr 16-18 % sydd ei angen ar gyfer goddefedd). Mae wal fwy trwchus yn caniatáu i gyflenwad mwy o gromiwm ymledu i'r wyneb a thrwy hynny ymestyn y cyflwr goddefol. Mae amcangyfrifon trylediad yn dangos, ar gyfer tiwb dur di-staen 316 ar 100 gradd, bod y parth disbyddu cromiwm yn treiddio tua 0.2-0.3 mm o dan yr wyneb ar ôl pum mlynedd o amlygiad parhaus. Byddai wal 1.0 mm o drwch yn 70-80% heb ei effeithio ar drawstoriad, wal 2.0 mm o drwch 85-90% heb ei effeithio, gwahaniaeth bach. Y darganfyddiad pwysicaf yw, ar gyfer dŵr purdeb uchel, bod cynyddu'r trwch y tu hwnt i ~ 1.5 mm yn cynnig llai a llai o fudd ar gyfer ymwrthedd cyrydiad.

Gofynion perfformiad thermol system dŵr pur iawn

Yn gyffredinol, cedwir systemau dŵr purdeb uchel ar 80-95 gradd ar gyfer dolenni WFI neu 25-60 gradd ar gyfer gweithrediadau lled-ddargludyddion. Rhaid i wresogi fod yn effeithlon i gynnal goddefiannau tymheredd tynn, yn aml o fewn ± 1 gradd , ac i ymateb yn gyflym i ddigwyddiadau tynnu dŵr. Mae gwain drymach yn rhoi mwy o ymwrthedd thermol i arafu gwres a gwella. Ar gyfer tiwb dur di-staen 316 gyda diamedr allanol 12 mm, mae codi trwch y wal o 1.2 mm i 2.0 mm yn cynyddu'r gymhareb gwrthsefyll gwres ln ( ro / ri ) ln ( ro / ri ) o 0.223 i 0.405 - gwelliant o 82 %. Gall yr ymwrthedd thermol ychwanegol hwn gynyddu tymheredd y gwain (ar gyfer dolen WFI sy'n cylchredeg yn barhaus ar 95 gradd gyda gwresogydd 2 kW) o 105 gradd i 125 gradd. Mae'r cynnydd hwn o 20 gradd yn cynhyrchu dau ôl-effeithiau anffafriol. Yn gyntaf, mae'n cynyddu cyflymder chwalu'r ffilm goddefol. Mae ymddygiad Arrhenius yn golygu bod diddymiad yn dyblu'n fras gyda phob cynnydd o 15-20 gradd, felly gallai wal 2.0 mm fod 2-3 gwaith yn fwy cyrydol na wal 1.2 mm dim ond oherwydd y tymheredd gweithio uwch. Yn ail, mae cynnydd mewn tymheredd gwain yn cynyddu'r tebygolrwydd o ferwi lleol ar wyneb y tiwb a allai gynhyrchu swigod stêm sy'n rhwystro trosglwyddo gwres yn sylweddol ac yn achosi straen beicio thermol. Ar gyfer cymwysiadau purdeb uchel, maen prawf dylunio cyffredinol yw cadw'r tymheredd gwain o dan 110 gradd er mwyn osgoi berwi a rhyddhau ïon. Mae'r cyfyngiad hwn yn cyfyngu'n effeithiol ar uchafswm trwch wal ymarferol. Ar gyfer tiwb diamedr allanol 12 mm, trwch wal o tua 1.5-1.6 mm yw'r uchafswm a ganiateir i aros o dan 110 gradd ar gyfer 6 W/cm 2 mewn dŵr 95 gradd.

Senario-Enghreifftiau Seiliedig o Uchel-Canllaw Dewis Dŵr wedi'i Ddadïoneiddio Purdeb

Mae'r tabl isod yn rhoi isafswm trwch gwain a argymhellir ar gyfer 316 o diwbiau gwresogi dur di-staen mewn gwasanaeth dŵr purdeb uchel yn dibynnu ar wrthedd dŵr, tymheredd gweithredu a sensitifrwydd purdeb y gweithrediad i lawr yr afon.

Cyflwr Gweithredu a Gofyniad Purdeb Trwch Wal Critigol Masnach Thermol a Chrydiad-yn tynnu dŵr DI Labordy (1-5 MΩ·cm), 80-90 gradd, defnydd ysbeidiol 1.2 mm Cyfradd cyrydiad isel. Tymheredd gwain < 105 gradd . Wal denau ar gyfer gwres cyflym-i fyny. Mae tiwbiau glanweithiol safonol yn iawn.
WFI fferyllol (10-18 MΩ·cm), 90-95 gradd, ailgylchrediad parhaus, bywyd 5 mlynedd 1.5 mm Trwch critigol ar gyfer rheoli tymheredd gwain (yn parhau i fod yn is na 110 gradd ar 5-6 W / cm ^ 2) . 1.0 mm metel sain a ~ 0.25 mm dyfnder disbyddu cromiwm ar ôl 5 mlynedd.
Rinsiwch lled-ddargludyddion (18 MΩ·cm,<1 ppb metal ions), 60-70 °C, ultra-sensitive 1.2-1.4 mm with electropolish Limit by ion release, not perforation The electropolished surface has lower surface area and passive film thickness. Thicker wall does not reduce ion flux. Thinner wall recommended for thermal control.
95-100 gradd, 15-18 MΩ·cm Dolen DI Tymheredd Uchel, 1.6-1.8 mm, bywyd 10 mlynedd. Mae angen cronfa gromiwm ar gyfer bywyd estynedig. 1.6 mm o leiaf i gadw tymheredd y wain yn is na 110 gradd ar ddwysedd wat is (4-5 W/cm2). Mae cosb thermol uwch na 1.8mm yn waeth na budd cyrydu.
Gall unrhyw system DI sy'n profi sych dros dro neu aer 2.0 mm mewnlifiad ocsigen yn ystod cyfnodau cynnal a chadw achosi celloedd rhydu lleol ar ryngwynebau aer dŵr. Mae'r trwch ychwanegol yn rhoi ymyl diogelwch yn erbyn tyllu. Amseroedd cynnydd disgwyliedig-30-40 % yn hirach.
Ffactorau dylunio eraill sy'n dod gyda thrwch

Mae trwch wal yn un o sawl ffactor sydd yr un mor hanfodol ar gyfer systemau dŵr purdeb uchel. Yn gyntaf mae gorffeniad arwyneb: mae electropolishing i Ra < 0.4 µm yn lleihau'r arwynebedd arwyneb go iawn a gronynnau wedi'u dal a all fod yn safleoedd cychwyn ar gyfer cyrydiad. Mae'r wal electrosgleinio 1.2{{{{}}mm) yn aml yn rhyddhau llai o ïonau metel na'r wal 2.0-mm sydd wedi'i sgleinio'n fecanyddol. Yn ail, mae rheoli dwysedd wat - gan leihau'r dwysedd wat arwyneb i 4-5 W/cm² yn cyfyngu ar y gwahaniaeth tymheredd gwain i ddŵr o dan 12 gradd , gan leihau straen thermol a hydoddiant ffilm goddefol. Yn drydydd, cyflymder llif - mae llif cythryblus (Re> 10,000) yn atal marweidd-dra'r haen derfyn lle gall ïonau metel toddedig gronni, ond dylid osgoi cyflymderau uwch na 2.5 m/s er mwyn atal y ffilm oddefol rhag erydu. Yn bedwerydd, system cyn-passivation: gweithredu'r gwresogydd mewn dŵr DI ar 70-80 gradd am 48-72 h cyn gwasanaeth sensitif yn caniatáu i ffilm sefydlog, aeddfed goddefol i ffurfio, gostwng rhyddhau ïon dilynol gan 50-70%. Yn olaf, mae ardystio deunydd - yn nodi carbon isel (316L) gyda chynnwys molybdenwm wedi'i ddilysu (2.5-3.0 %) a chynnwys adroddiad prawf melin yn sicrhau ymddygiad goddefedd cyson.

Casgliadau Sefydlu'r Trwch Critigol ar gyfer Gwasanaeth Purdeb Uchel

Dewiswyd trwch y wain o 316 o diwbiau gwresogi dur di-staen mewn dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio â phurdeb uchel ar y sail nad y gyfradd cyrydiad oedd y ffactor cyfyngu ond sefydlogrwydd yr haen oddefol a rhyddhau ïonau. Y trwch critigol yw'r un sy'n cynnal tymheredd y gwain o dan 110 gradd ac sydd â chronfa gromiwm ddigonol i gynnal goddefedd trwy gydol oes y dyluniad. Ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau fferyllol a lled-ddargludyddion ar 90 i 95 gradd, y cyfaddawd gorau posibl yw trwch o 1.5 i 1.6 mm. Mae perfformiad thermol yn cynyddu ychydig yn is na 1.2 mm, ond nid yw'r gronfa gromiwm wrth gefn yn ddigonol ar gyfer rhediadau parhaus hir. Ar gyfer trwch uwch na 1.8 mm, mae'r gosb thermol yn codi'r tymheredd gwain i'r lefel lle mae hydoddi ffilm goddefol yn digwydd, gan wrthweithio budd y trwch cynyddol. Soniwch bob amser am dymheredd gwain uchaf a ganiateir, gofyniad gorffeniad arwyneb (electropolished) a chyfyngiad dwysedd wat wrth nodi. Mae hyn yn trosi manyleb trwch wal syml yn ddatganiad cydnawsedd dŵr purdeb uchel sy'n ymwneud yn uniongyrchol â dewis dimensiwn â chadwraeth ansawdd dŵr ac effeithlonrwydd thermol.