En àcid sulfúric al 5% (H₂SO₄) a 80 graus, el titani es basa en una pel·lícula d'òxid passiu per a la seva protecció. S'asseca ocasionalment--quan el nivell del líquid baixa per sota de l'escalfador-exposa el titani calent a l'aire. El ràpid augment de la temperatura (de 80 graus a més de 200 graus) provoca un desajustament de l'expansió tèrmica entre l'escala d'òxid i el metall, donant lloc a l'escallada. Cada esdeveniment d'assecat{10}}elimina una fina capa d'òxid i una mica de metall base. Després d'uns 50 esdeveniments d'assecat-, l'aprimament acumulat arriba als 0,1-0,2 mm. Després de 200 esdeveniments, es pot produir la perforació d'una paret d'1,2 mm. El nombre màxim d'esdeveniments d'assecat-abans de l'aprimament i la perforació excessius depèn de la durada de cada esdeveniment-assecat i de la concentració d'àcid.

El mecanisme d'escallada d'òxid i pèrdua de metall durant l'assecat{0}}

Durant el funcionament normal a 80 graus, l'escala d'òxid de titani és prima (2-5 nm) i protectora. Quan el nivell del líquid baixa i l'escalfador està exposat a l'aire, la temperatura de la superfície augmenta a 200-400 graus en qüestió de minuts. L'òxid creix ràpidament fins a 0,5-2 µm. El desajustament de l'expansió tèrmica entre l'òxid (= 7–8 × 10⁻⁶ / grau) i el metall de titani (= 8.6 × 10⁻⁶ / grau) crea tensions de tracció a l'òxid durant el refredament. A la següent immersió, el xoc tèrmic s'esquerda i esquinça l'òxid. Cada esdeveniment de trencament elimina 2-10 µm de l'òxid i una capa fina (1-5 µm) del metall subjacent. Els esdeveniments repetits provoquen un aprimament acumulat.

Aprimament quantitatiu com a funció dels esdeveniments d'assecat{0}}

Les proves controlades en H₂SO₄ al 5% a 80 graus amb esdeveniments d'assecat-de 10-minuts-han establert la pèrdua de metall acumulada per al titani de grau 2. A 0 esdeveniments d'assecat-(sense assecat), el gruix de la paret es manté en 1,20 mm, l'òxid està intacte i no es produeix cap pèrdua de metall. En 10 esdeveniments, la pèrdua acumulada de metall és de 0,02 a 0,05 mm, la paret restant és d'1,15 a 1,18 mm i s'observa un esquinçament menor. En 25 esdeveniments, la pèrdua és de 0,05 a 0,10 mm, la paret restant és d'1,10 a 1,15 mm i es produeix un trencament moderat. En 50 esdeveniments, la pèrdua és de 0,10–0,20 mm, la paret restant és d'1,00–1,10 mm i hi ha un aprimament important. En 100 esdeveniments, la pèrdua és de 0,20–0,40 mm, la paret restant és de 0,80–1,00 mm i l'aprimament greu requereix una inspecció. En 200 esdeveniments, la pèrdua és de 0,40–0,80 mm, la paret restant és de 0,40–0,80 mm i el risc de perforació és alt. En 500 esdeveniments, la pèrdua és d'1,00 a 2,00 mm i el tub està perforat.

Influència de la concentració d'àcid i la durada de l'assecat{0}}en la pèrdua de metall

La pèrdua de metall per esdeveniment-assecat augmenta amb la concentració d'àcid i la durada-d'assecat. A un 5% d'H₂SO₄ amb un assecat de 5-minuts-, la pèrdua de metall per esdeveniment és de 2–4 µm i es necessiten 125–250 esdeveniments per a una pèrdua de 0,5 mm. A un 5% d'H₂SO₄ amb un assecat-de 10-minuts, la pèrdua és de 4-8 µm per esdeveniment, i 60-125 esdeveniments causen una pèrdua de 0,5 mm. A un 5% d'H₂SO₄ amb un assecat de 30-minuts, la pèrdua és de 8-15 µm per esdeveniment, i 30-60 esdeveniments causen una pèrdua de 0,5 mm. Al 10% d'H₂SO₄ amb un assecat de 10 minuts, la pèrdua és de 6-12 µm per esdeveniment, i 40-80 esdeveniments causen una pèrdua de 0,5 mm. A un 20% d'H₂SO₄ amb un assecat de 10 minuts, la pèrdua és de 10-20 µm per esdeveniment, i 25-50 esdeveniments causen una pèrdua de 0,5 mm.

Guia de gestió d'-seca i predicció de la vida

La taula següent proporciona el nombre màxim permès d'esdeveniments d'assecat-per als escalfadors de titani de grau 2 al 5% d'H₂SO₄ a 80 graus, segons el gruix de la paret restant després de l'aprimament.

Enginyeria més enllà del recompte d'esdeveniments{0}}secs

El grau de titani afecta la resistència al trencament. El grau 7 (pal·ladi-estabilitzat) forma un òxid més adherent, reduint la pèrdua de metall per esdeveniment en un 30-50%. El grau 12 ofereix una millora intermèdia. El gruix de la paret determina directament el nombre d'esdeveniments a la perforació; una paret de 2,0 mm pot tolerar el doble d'esdeveniments que una paret d'1,0 mm. Una alarma de nivell-baix establerta en un 20% per sobre de l'altura de l'escalfador evita que els esdeveniments-sequen completament. Un sistema d'ompliment automàtic manté el nivell de líquid. Si l'assecat-és inevitable, l'escalfador s'ha d'apagar immediatament quan baixi el nivell del líquid per evitar l'augment de la temperatura que provoqui l'escallada.

Elaboració d'una especificació informada

Per a un escalfador de funda de titani amb àcid sulfúric al 5% a 80 graus on no es pot evitar l'assecat-ocasional, limiteu els esdeveniments d'assecat-acumulats a 50 abans de substituir l'escalfador. Instal·leu una alarma de baix-nivell a un 20% per sobre de l'alçada de l'escalfador i un sistema de recàrrega automàtic per evitar que s'assequi-. Si es produeix l'assecat-, apagueu l'escalfador en 1 minut per limitar el xoc tèrmic. Per als escalfadors existents que han experimentat més de 50 esdeveniments d'assecat-, mesureu el gruix de la paret per ultrasons a la ubicació més exposada a l'assecat- (normalment els 100 mm superiors). Si la paret restant és inferior a 1,0 mm, substituïu l'escalfador. En controlar el nombre d'esdeveniments d'assecat-i la resposta a ells, l'enginyer evita l'aprimament excessiu i la perforació dels escalfadors de titani en servei d'àcid sulfúric.