Els tubs de calefacció de titani s'utilitzen àmpliament per escalfar sistemes de tractament d'aigües residuals industrials a causa de la seva excel·lent resistència al clorur i l'àcid orgànic. No obstant això, molts tipus d'aigües residuals industrials contenen alts sòlids dissolts (sals, ions de metalls pesants, substàncies minerals en suspensió). Els sòlids dissolts totals elevats (TDS) augmenten la conductivitat mitjana, acceleren la contaminació de sediments i amplifiquen la corrosió localitzada de les esquerdes, que degrada gradualment la pel·lícula passiva de diòxid de titani i escurça el cicle de servei dels conjunts de calefacció, fins i tot sense fluorur o àlcali fort calent.
Els sòlids alts dissolts milloren considerablement la conductivitat elèctrica de l'electròlit d'aigües residuals. L'aigua neta-TDS baixa té una mobilitat d'ions febles, la qual cosa limita la taxa de corrosió galvànica i de corrosió per esquerdes. Quan la concentració de TDS supera els 5000 mg/L, els ions lliures massius augmenten dràsticament la conductivitat del líquid. Qualsevol petit rascat o defecte d'abrasió a la pel·lícula passiva de titani forma una cel·la micro galvànica amb la pel·lícula circumdant intacta. El mitjà d'alta-conductivitat accelera la transferència d'electrons, fent que els defectes superficials poc profunds s'expandeixin a les fosses profundes molt més ràpidament que a l'aigua de baixa-salinitat. Les zones de soldadura amb una pel·lícula d'òxid inherentment més fina es converteixen en els punts calents de corrosió primaris.
La precipitació tèrmica contínua forma una densa contaminació mineral que cobreix la paret del tub. La solubilitat de la majoria de sals inorgàniques (calci, magnesi, sulfat, clorur) disminueix bruscament a una temperatura d'escalfament elevada. Els sòlids alts dissolts condueixen a una ràpida deposició d'escala ben fixada a la superfície de titani, creant una escletxa segellada entre l'escala i la matriu metàl·lica. Dins d'aquesta micro escletxa, els ions corrosius com el clorur es concentren desenes de vegades més que les aigües residuals corrents. Tot i que el titani resisteix bé els nivells normals de clorur, la concentració ultra-de clorur localitzada sota l'escala dissol lentament la capa passiva exterior i desencadena una corrosió oculta sota-dipòsit que no es pot eliminar amb un simple rentat regular.
Els ions dissolts de metalls pesants comporten perills secundaris de corrosió galvànica. Les aigües residuals amb un alt TDS solen contenir ions de ferro, manganès, níquel i zinc. Aquests ions metàl·lics precipiten en dipòsits d'òxid a la superfície del tub de titani després de l'escalfament. Els sediments de metalls pesants precipitats tenen un potencial d'elèctrode diferent de la matriu de titani pur, formant innombrables cèl·lules galvàniques en miniatura distribuïdes per tota la paret del tub. Cada pegat de sediment actua com un càtode i el titani exposat que hi ha a sota es converteix en l'ànode, donant lloc a una micro-picadura uniforme repartida per la superfície d'escalfament durant un funcionament-a llarg termini.
Les condicions baixes d'oxigen dissolt a les aigües residuals d'alt-TDS empitjoren la capacitat d'auto-reparació de la pel·lícula. L'alta concentració de sal redueix la solubilitat de l'oxigen a l'aigua. La pel·lícula passiva de TiO₂ depèn de l'oxigen dissolt per reparar les rascades superficials i les zones d'aprimament. La deficiència d'oxigen combinada amb una alta conductivitat iònica crea un efecte de dany doble: la pel·lícula passiva no es pot regenerar a temps, mentre que l'electròlit d'alta-conductivitat accelera la reacció de corrosió en tots els punts defectuosos. Els dipòsits d'emmagatzematge d'aigües residuals estàtiques amb circulació zero presenten el risc d'envelliment més greu per als tubs de calefacció de titani.
Les mesures d'ajust específiques augmenten la vida útil en condicions de treball de TDS elevats. Primer, instal·leu equips de pretractament de suavització en línia per reduir el contingut d'ions de calci i magnesi i la precipitació a escala lenta. En segon lloc, augmentar la velocitat del flux de circulació mitjana per sobre d'1,2 m/s per reduir l'adhesió de sediments a les parets del tub. En tercer lloc, afegiu una neteja regular periòdica de decapat amb àcid orgànic suau per eliminar l'escala mineral acumulada cada mes. En quart lloc, equipeu els dispositius d'aireació per elevar l'oxigen dissolt per sobre de 6 mg/L per mantenir la capacitat d'auto-reparació de la pel·lícula passiva. En cinquè lloc, escurçar el cicle d'inspecció a cada dos mesos per comprovar el gruix de la paret i la picada superficial.
表格
| Nivell TDS d'aigües residuals | Impacte de la corrosió en tubs de calefacció de titani | Solució de control corresponent |
|---|---|---|
| TDS baix (<1000 mg/L), aireació suficient | Només decoloració uniforme lenta, llarga vida útil | El manteniment rutinari del rentat trimestral és suficient |
| TDS mitjà (1000–5000 mg/L), circulació estàtica | Acumulació a escala moderada, micro-foses disperses | Augmenta la velocitat del flux, neteja mensual de contaminació |
| TDS alt (> 5000 mg/L), oxigen dissolt baix | Grans-picadures a l'escletxa del dipòsit, corrosió dels sediments de metalls pesants | Pretractament suavització d'aigua + aireació contínua |
| Aigües residuals d'alt TDS amb ions de metalls pesants | Corrosió galvànica en miniatura generalitzada dels dipòsits d'òxid metàl·lic | Descalcificació àcida regular + detecció bi-de potencial superficial |
Breu resum
Els sòlids elevats dissolts augmenten la conductivitat de les aigües residuals, afavoreixen la precipitació d'encrasses minerals tèrmiques i redueixen el contingut d'oxigen dissolt, accelerant conjuntament l'aprimament passiu de la pel·lícula i la-picadura sota el dipòsit dels tubs de calefacció de titani. El pretractament per reduir la concentració de sal, millorar la circulació de fluids i complementar l'oxigen dissolt pot mitigar eficaçment els danys per corrosió i allargar la vida útil dels equips en els sistemes de calefacció d'aigües residuals industrials.
