במחלפי חום-ו-שפופרות או מחממי צרור טבולים שבהם קיטור מתעבה בחלק החיצוני של צינורות טיטניום, שכבת העיבוי עלולה להפוך למקור לקורוזיה מקומית. קיטור-בצד נגרם לרוב על ידי זיהומים המרוכזים בסרט הקונדנסט-חמצן, כלורידים, או חומצות אורגניות-נמוכות במשקל-מולקולריות כתוצאה מזיהום מערכת הקיטור. שלא כמו הצד הנוזלי (נוזל תהליך), צד הקיטור חווה מחזורי עיבוי והתאיידות מתמשכים, המרכזים מינים אגרסיביים על פני הצינור. בחירת עובי הקיר משפיעה ישירות על כמה זמן הצינור מתנגד לחדירת בור. עם זאת, הגדלת עובי מעבר לערך אופטימלי מספק תשואה פוחתת תוך העלאת עלות החומר וההתנגדות התרמית. עובי הדופן האופטימלי מאזן בין מניעת התחלת בורות (קירות עבים יותר מתנגדים דרך-חדירת קיר זמן רב יותר) עם אילוצי עיצוב מעשיים.

מנגנון של עיבוי-השראת פיתול על טיטניום

כאשר קיטור טהור מתעבה על צינור טיטניום ב-120-160 מעלות, הקונדנסט הוא בתחילה מים מזוקקים עם מוליכות נמוכה מאוד. עם זאת, מערכות קיטור מכילות לעתים קרובות העברה מטיפול במי הדוד -נתרן פוספט, אמינים או כלורידים. כאשר מתרחש עיבוי, זיהומים לא- נדיפים מצטברים בסרט הקונדנסט הדק. חמצן שנספג מ-דליפה מאיץ עוד יותר תגובות קתודיות. סרט הטיטניום הפאסיבי נשאר יציב בעיבוי טהור. אבל כאשר ריכוז הכלוריד בסרט עולה על 100-200 ppm וה-pH המקומי יורד (מהידרוליזה של יוני טיטניום או מזיהומים היוצרים חומצה{12}), מתחילים חריצים. כל בור מתפשט בקצב שנקבע על ידי הכימיה המקומית וטמפרטורת הצינור. ברגע שבור חודר לקיר, אדים דולפים אל הצד הנוזלי, מה שגורם לזיהום תהליך ולכשל במחמם.

קשר כמותי בין עובי דופן וזמן חדירת בור

בדיקות מעבדה המדמות קיטור-צד עם 50 ppm Cl⁻, 100 ppb חמצן מומס, בטמפרטורת פני השטח של 130 מעלות, קבעו את שיעורי התפשטות הבור הבאים עבור טיטניום דרגה 2:

עובי דופן 0.7 מ"מ: זמן התחלת בור של 500-800 שעות. קצב התפשטות בור של 0.03 מ"מ לשעה לאחר תחילתו. זמן חדירה כולל של 700–1,100 שעות (1–1.5 חודשים). לא מתאים לשירות קיטור מתמשך.

עובי דופן 1.0 מ"מ: זמן התחלת בור של 800–1,200 שעות. קצב ריבוי של 0.025 מ"מ לשעה. זמן חדירה כולל של 1,200–1,600 שעות (2–2.5 חודשים). שולי לתפעול עונתי.

עובי דופן של 1.2 מ"מ (תקן תעשייתי): זמן התחלת בור של 1,000–1,500 שעות. קצב ריבוי של 0.020 מ"מ לשעה. זמן חדירה כולל של 1,600–2,100 שעות (2.5–3 חודשים). מקובל לקיטור נקי עם בדיקה רבעונית.

עובי דופן 1.5 מ"מ: זמן התחלת בור של 1,200–1,800 שעות. קצב ריבוי של 0.018 מ"מ לשעה. זמן חדירה כולל של 2,500–3,200 שעות (4–5 חודשים). עדיפות להפעלה רציפה.

עובי דופן של 2.0 מ"מ: זמן התחלת הבור של 1,500–2,200 שעות. קצב ריבוי של 0.015 מ"מ לשעה. זמן חדירה כולל של 4,000–5,000 שעות (6–8 חודשים). הארכת חיים אך גדלה בעלות ועמידות תרמית.

מדריך לבחירת עובי קיר אופטימלי

הטבלה הבאה מספקת מסגרת החלטה לבחירת עובי דופן צינור טיטניום-צדי קיטור על סמך איכות הקיטור, כימיית הקונדנסט ומרווח השירות הרצוי:

הנדסה מעבר לעובי קיר לבד

עובי הדופן אינו מונע התחלת בור; זה רק מעכב את החדירה. כדי להפחית את תדירות ההתחלה, בקר באיכות הקיטור: שמור על כלורידי מי הדוד מתחת ל-5 ppm, השתמש במפרידי קיטור יעילים וניטור מוליכות העיבוי. גם דרגת חומרי הצינור חשובה: טיטניום דרגה 7 (0.15% Pd) מעלה את ריכוז הכלוריד הקריטי להתחלת בור מ-100 ppm ל-500 ppm, מה שמאפשר לקירות דקים יותר (1.0 מ"מ) להשיג את אותם חיים כמו 1.5 מ"מ דרגה 2. כיוון הצינור משפיע על ניקוז העיבוי; צינורות אנכיים מפילים עיבוי מהר יותר, ומפחיתים את עובי הסרט וריכוז הטומאה בהשוואה לצינורות אופקיים. לבסוף, ניקוי צד תקופתי בקיטור-(שטיפה במים או שטיפה חומצית עדינה) מסיר זיהומים שהצטברו ומאריך את חיי הבור-החופשיים בפקטור של 2-3.

ביצוע מפרט מושכל

בעת ציון מחמם צרור צינורות טיטניום-ל-נוזל, בקש ניתוח טוהר הקיטור כולל כלורידים, חמצן ו-pH. עבור רמות כלוריד מתחת ל-10 ppm, ציין טיטניום דרגה 2 עם עובי דופן של 1.0-1.2 מ"מ. עבור רמות כלוריד של 20-50 ppm, ציין 1.5 מ"מ דרגה 2 או 1.0 מ"מ דרגה 7. עבור רמות כלוריד מעל 50 ppm, ציין דרגה 7 עם עובי דופן של 1.2 מ"מ או שקול מערכת טיהור קיטור במעלה הזרם. כלול במפרט הרכש דרישה שהצינורות יהיו נקיים מזיהום ברזל על פני השטח (בדיקה לפי ASTM A380) מכיוון שחלקיקי ברזל משובצים פועלים כאתרי התחלת בור. במהלך הפעולה, התקן צג מוליכות עיבוי על יציאת הקיטור; עלייה מעל 2 µS/cm מצביעה על העברת זיהומים הדורשת התאמת הדוד. על ידי בחירת עובי הדופן האופטימלי בהתבסס על כימיית הקונדנסט במקום הנחה שעובי יותר הוא תמיד טוב יותר, המהנדס מאזן עלות, ביצועים תרמיים ועמידות בפני קיטור-בצד.