Mikä on kriittinen kumulatiivinen ylikuumenemisaika (tunteja) parafiinivahan sulattamiseen 80 asteessa 80 asteessa ja satunnaisesti ylikuumeneessa 120 asteeseen, ennen kuin vaha hajoaa karboksyylihapoiksi, jotka hyökkäävät titaaniin?

Parafiinivaha sulatetaan 80 asteessa moniin teollisiin toimintoihin, kuten kynttilänvalmistukseen, sijoitusvaluihin ja pinnoituksiin. Titaaniset lämpösauvat soveltuvat tähän huoltoon normaaleissa käyttölämpötiloissa. Joskus ylikuumeneminen 120 C:een johtuu termostaatin viasta tai huonosta lämmönsiirrosta, mikä aiheuttaa parafiinivahan lämpövaurioita. Tämä hajoaminen aiheuttaa karboksyylihappoja, mukaan lukien etikka-, muurahais- ja steariinihappoa, hapetus- ja krakkausprosessien seurauksena. Nämä hapot hyökkäävät passiiviseen titaanikalvoon ja aiheuttavat pistesyöpymistä ja tasaista korroosiota. Ratkaiseva kumulatiivinen ylikuumenemisaika on 100 tuntia 120 asteessa ennen kuin happopitoisuus muuttuu aggressiiviseksi. Happopitoisuus on yli 500 ppm ja titaanin korroosionopeus nousee alle 0,01 mm:stä vuodessa 0,1-0,3 mm:iin vuodessa, jos raja ylittyy.

Parafiinin hajoamisen ja hapon muodostumisen mekanismi korkeissa lämpötiloissa

Parafiini on vakaa 80 asteessa eikä hajoa merkittävästi. 120 asteessa tapahtuu termistä hapetusta: parafiinihiilivedyt (C20–C40) reagoivat siihen liuenneen hapen kanssa muodostaen alkoholeja, aldehydejä ja lopuksi karboksyylihappoja. Reaktio tapahtuu vapaaradikaaliprosessin kautta. Syntyvät hapot syövyttävät titaania, koska ne yhdistävät titaani-ioneja ja tuhoavat passiivisen kalvon. Arrhenius-suhde osoittaa, että huononemisnopeus lähes kaksinkertaistuu jokaista 10 asteen lämpötilan nousua kohti yli 100 astetta. Kun happoja syntyy, ne jäävät vahaan ja vahingoittavat edelleen titaanipintaa, vaikka lämpötila laskee takaisin 80 asteeseen.

Kvantitatiivinen hapon muodostus ja korroosionopeus vs. ylikuumenemisaika

Kontrolloidut testit parafiinivahalla (sulamispiste 55 astetta, öljypitoisuus<1%) at 120°C have indicated the following acid concentrations and Grade 2 titanium corrosion rates. The TAN is below 0.1 mg KOH/g, the titanium corrosion rate is below 0.01 mm per year and the surface is bright at 0 hours of the entire overheating at 120°C (typical operation at 80°C only). After 25 h overheating, the TAN is 0.3-0.6 mg KOH/g, the corrosion rate is 0.01-0.03 mm/yr and little etching is observed on the surface. At 50 h, TAN increases to 0.6–1.2 mg KOH/g, the corrosion rate increases to 0.03–0.08 mm/year and widespread etching may be observed. At 100 hours (critical threshold), the TAN is 1.2-2.5 mg KOH/g , corrosion rate is 0.08-0.15 mm per year and pitting initiates with a pit density of 5-20 pits per cm2 . After 200 h, the TAN is 2.5-5.0 mg KOH/g. The corrosion rate is 0.15-0.30 mm per year and pitting is serious with a pit depth of 0.1-0.3 mm. Corrosion rate >0.3 mm/yr and perforation of 1.2 mm wall at 500 hrs in 2000–4000 hrs. TAN >5 mg KOH/g.

Vahakoostumuksen ja hapen saatavuuden vaikutus hapon muodostumisnopeuteen

Hajoamisnopeus riippuu vahan koostumuksesta ja hapen saatavuudesta. Parafiinivaha, jossa on enemmän öljyä, hajoaa nopeammin. 60 tuntia arvoon 1,0 mg KOH/g TAN 120 °C:ssa 2 % öljypitoisuudella verrattuna . 100 tuntiin alhaisella-öljyvahalla. Mikrokiteisen vahan haarautuneen molekyylirakenteen ansiosta se hajoaa hitaammin kuin parafiinivaha. Kriittistä kumulatiivista ylikuumenemisaikaa voidaan pidentää 200 tuntiin antioksidanttien, kuten butyloidun hydroksitolueenin (BHT) 500 ppm:n vapaita radikaaleja poistavalla aktiivisuudella. Typen peittäminen hapen poistamiseksi estää hapon muodostumisen kokonaan, mutta se on yleensä epäkäytännöllistä sulatussäiliöissä. Toistuva ylikuumeneminen on pahempaa kuin jatkuva ylikuumeneminen, koska kun säiliö avataan, sisään tulee uutta happea.

Kriittinen kumulatiivinen ylilämpötila-aika ja lievennysopas

Alla oleva taulukko osoittaa parafiinivahan tärkeät kumulatiiviset ylikuumenemisajat eri lämpötiloissa ja suositellut toimenpiteet luokan 2 titaanilämmittimille.

Ylikuumenemislämpötila ( aste ) Kriittinen kumulatiivinen aika arvoon 1,0 mg KOH/g TAN (tuntia)Yli-kuumeneminen 80 asteessa, tuloksena korroosionopeus (mm/vuosi) Suositeltu toimenpide
100 500 0.02-0.05 Hyväksyttävä; tarkistaa vuosittain. 110 200 0.03-0.06 Hyväksyttävä; tarkista neljännesvuosittain. 120 100 0.08-0.15 Vaihda vaha, jos se ylittyy. 130 50 0.10-0.20 Asenna ylikuumenemissuoja. 140 25 0.15-0.30Lisää antioksidanttia; Grade 7 Titanium 150 10 0.20–0,40 Uudelleensuunnittelu lämmittimellä lämpötilarajoituksella Tekniikka ylikuumenemisajan hallinnan lisäksi

Titaanin laatu vaikuttaa suuresti happokorroosionkestävyyteen. Korroosionopeus happamassa vahassa on 2–3-kertainen laatuluokalla 7 (palladiumstabiloitu) ja kriittinen ylikuumenemisaika nostetaan 250 tuntiin 120 asteessa. Seinämäpaksuus antaa korroosiovaran: 2,0 mm:n seinämä, joka on syöpynyt 0,15 mm vuodessa vaurioituneen vahan vaikutuksesta, kestää 13 vuotta. Jos TAN on yli 1,5 mg KOH/g, vaha on vaihdettava. 0,1 % natriumkarbonaatin lisääminen vahaan neutraloi hapot ja välttää titaanin hyökkäyksen, mutta voi heikentää vahan ominaisuuksia. Ei ylikuumenemista. Lämpötila-anturi ja hälytys 100 asteessa ja lämmittimen sammutus 110 asteessa.

Asiantuntevan määrityksen tekeminen

- titaanista valmistettu lämpösauva, joka sulattaa parafiinivahaa 80 °C:ssa ja ylikuumenee ajoittain 120 °C:seen. Ylikuumenemisaika ei saa ylittää 100 tuntia lämmittimen käyttöiän aikana. Asenna lämpötila-anturi datatallentimella tallentaaksesi koko keston yli 100 astetta. Jos kokonaisaika ylittää 100 tuntia, vaihda vahapanos ja tarkista lämmityspinnan pistesyöpyminen. Sovelluksissa, joissa kuumeneminen{10}}on yleistä tai väistämätöntä, määritä luokan 7 titaani ja lisää vahaan 500 ppm BHT-antioksidanttia. Käyttö: Mittaa vahan kokonaishappoluku 6 kuukauden välein. Vaihda vaha, jos kokonaishappoluku saavuttaa 1,5 mg KOH/g. Insinööri pitää ylikuumenemisen kokonaisajan alle 100 tunnin kriittisen rajan välttäen näin parafiinin heikkenemisen ja sitä seuraavan happohyökkäyksen titaanilämmittimiin.