Què fa que els tubs de calefacció de titani siguin ideals per utilitzar-los en entorns que contenen clor?

L'amenaça dels clorurs: com els mitjans basats en clor-arruïnen els escalfadors habituals
Les configuracions que contenen-clor són un dels pitjors llocs perquè funcionin els equips de calefacció industrial. L'aigua de mar, les salmorres, les solucions d'àcid clorhídric, les reaccions alcalines de clor i molts intermedis químics tenen ions clorur. Els atacs provocats per clor-són molt localitzats i creen fosses i esquerdes que travessen ràpidament les parets metàl·liques i deixen les zones del voltant com si encara estiguin intactes.
Aquest tipus de dany és especialment dolent per als tubs de calefacció. Les temperatures més altes acceleren la velocitat de corrosió i el cicle tèrmic afegeix tensió que fa que comencin les esquerdes. Els clorurs es concentren encara més a les superfícies de l'escalfador quan hi ha dipòsits i incrustacions. Això crea microambients agressius que poden corroir molts aliatges que, d'altra manera, serien resistents a la corrosió. A causa d'això, els escalfadors que estan exposats a medis de clorur solen trencar-se sobtadament, cosa que pot provocar fuites, problemes elèctrics o contaminació dels fluids del procés.

En aquestes situacions, la resistència a la corrosió no es tracta de frenar el procés; es tracta d'aturar-ho del tot. El més important a buscar a l'hora d'escollir un material és la seva capacitat per evitar que s'iniciïn les fosses.
Per què el servei de clorur fa que els metalls d'enginyeria comuns fallin
Per a la resistència a la corrosió, els acers inoxidables necessiten una pel·lícula passiva rica en crom. En llocs on hi ha clorur, aquest recobriment es pot trencar en algunes zones. Quan comença una fossa, la forma limitada fa que la zona sigui àcida i plena de clorur, la qual cosa accelera el procés de penetració. Aquest procés s'accelera encara més quan la temperatura és alta i l'aire encara està a prop de les superfícies de calefacció.
Els clorurs no molesten gens els acers al carboni i es corroeixen de manera ràpida i uniforme. Els aliatges de coure funcionen millor en algunes aplicacions d'aigua de mar, però encara es poden danyar per corrosió per erosió, esquerdes per corrosió per estrès i atacs químics quan hi ha amoníac o sulfurs. En molts sistemes industrials de clorur, aquests materials duren poc i necessiten molt de manteniment.
Com que els materials tradicionals no fan servir el clorur, els experts busquen materials que siguin fonamentalment immunes a la corrosió localitzada en lloc de només resistents en condicions ideals.
L'avantatge de titani: estabilitat passiva de la pel·lícula contra l'atac de clorur
La capa passiva d'òxid de titani que es forma de manera natural sobre el titani el fa molt estable, per això el titani funciona tan bé en situacions amb clor. Aquesta pel·lícula d'òxid s'enganxa molt bé, es fixa i no es trenca quan s'exposa al clorur. Té una probabilitat molt més gran de picar que les condicions electroquímiques que es troben a les aplicacions típiques de calefacció industrial.
En condicions de funcionament típiques, els ions de clorur no poden passar ni interrompre la capa d'òxid de titani. Fins i tot si la superfície està danyada, el titani nou interactua immediatament amb l'aigua o l'oxigen per tornar a fer la pel·lícula protectora. Aquest comportament d'auto-curació evita que la corrosió localitzada s'escampi.
La corrosió es produeix de manera més uniforme en condicions extremes, incloses les altes temperatures que descomponen els àcids o els medis que contenen fluor-, que a través de picades catastròfiques. Aquesta predictibilitat permet als enginyers planificar amb confiança la vida útil, que és molt important per als sistemes que han de ser segurs.
Estabilitat tèrmica i mecànica en sistemes amb molt de clor
Els tubs de calefacció de titani no només són resistents a la corrosió, sinó que també tenen una gran estabilitat mecànica en entorns amb clorur. El titani es manté fort a una gran varietat de temperatures i no es corroeix quan entra en contacte amb fluids-de moviment ràpid com l'aigua de mar i les salmorres que circulen. Això fa que sigui bo per a intercanviadors de calor, escalfadors d'immersió i sistemes de recirculació on el desgast induït pel flux-accelera la pèrdua de material en aliatges més tous.
El titani tampoc no tendeix a embrutar-se fàcilment en molts líquids que inclouen clorur. Menys incrustacions i dipòsits ajuden a mantenir la transferència de calor eficient i a aturar la formació de condicions semblants a les esquerdes-que empitjoren la corrosió localitzada en altres materials. Això ajuda a mantenir el rendiment tèrmic estable al llarg del temps i significa que no haureu de netejar amb tanta freqüència.
Usos industrials que impliquen exposició al clor
Els sistemes de refrigeració d'aigua de mar, les plataformes costaneres i les instal·lacions industrials costaneres que sempre estan exposades als clorurs utilitzen tubs de calefacció de titani. A les instal·lacions dessalinitzadores, els escalfadors de titani ajuden amb el preescalfament i els procediments tèrmics sense que es produeixin picadures o esquerdes.
En el processament químic, el titani s'utilitza per escalfar solucions d'àcid clorhídric, dissolvents clorats i corrents de salmorra que s'utilitzen per fer àlcali de clor. Els sistemes de blanqueig i desinfecció es basen en elements de calefacció de titani per a solucions d'hipoclorit de sodi i diòxid de clor, on la fallada del material introduiria greus riscos de seguretat i contaminació.
Els processos de galvanoplastia que utilitzen electròlits-basats en clorur i sistemes de tractament d'aigües residuals que gestionen els efluents clorats exemplifiquen la idoneïtat del titani com a material preferit en entorns rics en clor-.
Coses a tenir en compte a l'hora de triar materials per a nivells de clorur molt alts
El titani comercialment pur de grau 2 compleix la majoria de les necessitats de servei de clorur, però algunes condicions necessiten un millor rendiment. Els graus d'aliatge-de pal·ladi com el grau 7 ofereixen una millor estabilitat de la pel·lícula passiva quan es barregen àcids i clorurs. Els ions de fluorur poden atacar el titani en determinades condicions, per tant, els sistemes que contenen fluorurs s'han de provar acuradament per a la compatibilitat i avaluar-los.
Dissenyar les coses correctament encara és molt important. Per treure el màxim profit de la resistència natural del titani, allunyeu-vos de les esquerdes, assegureu-vos que hi hagi un drenatge excel·lent i mantingueu les condicions de flux correctes. Quan s'especifiquen i s'instal·len correctament, els tubs de calefacció de titani poden durar dècades en llocs on altres materials es descomponen ràpidament.
Conclusió: desfer-se del mecanisme de fallada principal
Els mecanismes de corrosió localitzats solen ser sempre la causa de la fallada de l'escalfador en llocs on hi ha clor. Els tubs d'escalfament de titani solucionen aquest problema no alentint la corrosió, sinó evitant que comenci en primer lloc. Com que són immunes a les picades induïdes per clor-i són mecànicament forts i es comporten d'una manera previsible, un estat operatiu d'alt-risc es converteix en un sistema manejable i fiable.
Si hi ha clorurs i la fallada de l'escalfador té un impacte en les operacions, la seguretat o la qualitat, el titani no és una actualització opcional. És raonable que els enginyers facin quan hi ha una amenaça clara i continuada de corrosió.