# Dokument: Artykuł techniczny nr 68 ## Tytuł: Jak wyeliminować korozję spowodowaną stagnacją pęcherzyków powietrza na tytanowych rurach grzewczych w szczelnych zbiornikach fermentacyjnych W całkowicie szczelnych zbiornikach fermentacyjnych rozpuszczone powietrze po podgrzaniu rozdzieli się na drobne pęcherzyki. Pęcherzyki te przylegają do zewnętrznej ściany tytanowych rur grzewczych przez długi czas, tworząc dwufazową strefę stagnacji gazu-cieczy. To szczególne mikrośrodowisko niszczy ciągłą warstwę cieczy wymaganą do-samonaprawy warstwy pasywnej dwutlenku tytanu, wywołując lokalną, skoncentrowaną korozję wżerową, która często występuje w górnej połowie korpusu rury i górnej części kołnierzowych zespołów grzejnych. W artykule tym przeanalizowano mechanizm korozji wynikający z zastoju pęcherzyków i przedstawiono kompletny zestaw rozwiązań w zakresie projektowania konstrukcji i regulacji działania, które zasadniczo eliminują zagrożenia związane z zatrzymywaniem pęcherzyków. ## 1. Mechanizm korozji zastałych pęcherzyków powietrza na powierzchniach tytanu 1. Przerywany dopływ tlenu prowadzi do niepełnej naprawy warstwy pasywnej. Obszar pokryty pęcherzykami jest odizolowany od rozpuszczonego tlenu w fazie ciekłej. Warstwa pasywna TiO₂ nie może być uzupełniana tlenem w celu naprawy zadrapań i przerzedzeń. Otaczająca-ścianka rurki pokryta cieczą jest nienaruszoną-katodą bogatą w tlen, podczas gdy obszar-pęcherzykowy staje się aktywną anodą-z niedoborem tlenu, tworząc samo-korozję galwaniczną tej samej tytanowej rurki. Wżery korozyjne stale rozszerzają się cykl po cyklu. 2. Wzbogacenie stężenia substancji rozpuszczonej pod krawędziami pęcherzyków Ciecz stale odparowuje na granicy gazu-cieczy pęcherzyków, kwasy organiczne, chlorki i substancje cukrowe wytrącają się i gromadzą wzdłuż pierścienia pęcherzyków, tworząc silnie korozyjną skoncentrowaną mikrostrefę, przyspieszającą miejscowe trawienie matrycy. 3. Naprzemienne-mokre naprężenia termiczne powodują pęknięcia folii pasywnej Pęcherzyki rozszerzają się i kurczą pod wpływem temperatury wahania, powodujące okresową zmianę kontaktu suchego gazu i zanurzenia mokrej cieczy na powierzchni rury. Krucha folia pasywna wielokrotnie poddawana jest naprężeniom rozciągającym i ściskającym, powodując powstawanie gęstych mikropęknięć, zapewniających kanały dla penetracji korozyjnych jonów. ## 2. Kluczowe czynniki powodujące stagnację pęcherzyków powietrza 1. Nierozsądny układ instalacji rur grzejnych Pozioma instalacja długich tytanowych rur grzejnych jest najpoważniejszym scenariuszem gromadzenia się pęcherzyków; bąbelki unoszą się w górę i gromadzą się na górnym łuku rurki i nie mogą uciec. Rury zainstalowane zbyt blisko górnej części zbiornika również wyłapują pęcherzyki wznoszące się nad zespołem.. 2. Niewystarczająca prędkość przepływu medium w obiegu. Statyczny lub niski-przepływ cieczy nie może zmywać mikropęcherzyków powstałych w wyniku ogrzewania. Prędkość przepływu poniżej 0,6 m/s powoduje utratę efektu szorowania powierzchni rury.. 3. Nadmierna gęstość mocy powierzchniowej. Wysokie obciążenie cieplne powoduje natychmiastowe powstanie dużej liczby drobnych pęcherzyków pary, znacznie przekraczających zdolność przepływu cieczy do usuwania pęcherzyków, co powoduje kumulację pokrycia pęcherzyków.. 4. Szczelny zbiornik-praca statyczna przy niskim ciśnieniu. Brak ciągłej cyrkulacji napowietrzania, rozpuszczony gaz nie może zostać usunięty z układu, a nowe pęcherzyki są w sposób ciągły oddzielane podczas procesu. ogrzewanie. 5. Lokalna martwa strefa na spoinach i wspornikach rur Wgłębienia we zbrojeniu spoin i szczeliny między wspornikami PTFE a ściankami rur tworzą ślepe obszary wychwytujące pęcherzyki, w których gromadzą się małe pęcherzyki i łączą się w duże, trwałe kieszenie powietrzne. ## 3. Optymalizacja projektu konstrukcyjnego w celu zapobiegania zatrzymywaniu się pęcherzyków powietrza 1. Optymalizacja nachylenia instalacji rury grzejnej Zabrania się układania poziomego; zainstalować tytanowe rury grzewcze z nachyleniem w górę od końca kołnierza do wolnego końca w zakresie 10–15 stopni. Pęcherzyki przesuwają się wzdłuż nachylonej powierzchni rury do wolnego końca i unoszą się do powierzchni cieczy w zbiorniku w celu usunięcia. Pionowy układ rur to najlepszy wybór w przypadku małych-zbiorników, w których prawie nie gromadzi się pęcherzyków powietrza.. 2. Zwiększ odstęp między wiązkami rur a górną częścią zbiornika. Pionowa odległość między górną częścią grupy rur grzewczych a minimalnym poziomem cieczy roboczej nie powinna być mniejsza niż 300 mm, zachowując wystarczająco dużo miejsca na ucieczkę pęcherzyków do góry.. 3. Gładkie polerowanie spoin i powierzchni styku z podporami. Zeszlifuj wszystkie szwy spawalnicze, aby uzyskać gładkie przejście łuku bez wystających wzmocnień; wybierz szerokie-łukowe-podpory z PTFE w kształcie łuku, aby wyeliminować wklęsłe szczeliny zatrzymujące pęcherzyki. 4. Dodaj przegrody kierujące przepływem wokół rur grzewczych Zainstaluj płytki odchylające po górnej stronie wiązki rur, aby utworzyć spiralny przepływ cieczy szorującej wokół ścianki rury, w sposób ciągły usuwając przyczepione mikropęcherzyki. ## 4. Standaryzowana kontrola działania w celu ograniczenia wytwarzania i zatrzymywania pęcherzyków 1. Kontroluj rozsądną gęstość mocy powierzchniowej W przypadku zamkniętych zbiorników fermentacyjnych gęstość mocy jest zmniejszona o 20% w porównaniu ze zbiornikami otwartymi, aby zmniejszyć ilość podgrzewanych-oddzielonych mikropęcherzyków, zgodnie z-standardem projektowania przy wysokim-niskim obciążeniu cieplnym. 2. Utrzymuj prędkość przepływu medium w obiegu Większą lub równą 1,0 m/s Włącz pompę obiegową przed podgrzaniem do tworzą stabilną ciecz szorującą; unikać pojedynczego ogrzewania statycznego bez cyrkulacji. 3. Ciągłe lekkie napowietrzanie podczas uprawy w stałej temperaturze Śladowe napowietrzanie sprężonym powietrzem sprzyja ogólnemu wymieszaniu cieczy, usuwa przesycony rozpuszczony gaz ze zbiornika i ogranicza powstawanie nowych pęcherzyków na ściance rury. 4. Operacja gradientowego wzrostu temperatury Zabrania{{59}szybkiego nagrzewania pełnej mocy przy uruchomieniu; nagrzewać z szybkością mniejszą lub równą 3 stopni/min, aby uniknąć natychmiastowego oddzielenia się pęcherzyków masy spowodowanego gwałtownym wzrostem temperatury.. 5. Regularne opróżnianie zbiornika podczas konserwacji. Co trzy dni otwieraj zawór wydechowy zbiornika na 10–15 minut, aby usunąć nagromadzony gaz w górnej części zbiornika, zmniejszyć nasycenie rozpuszczonego gazu w medium. ## 5. Metoda kontroli i oceny korozji spowodowanej stagnacją pęcherzyków. Po opróżnieniu zbiornika należy obserwować powierzchnię rury w silnym świetle: - Typowa cecha: ciemnoszara strefa korozji wżerowej w kształcie pierścienia{{67} rozmieszczona w górnym półkolu poziomych rur, zgodnie z długoterminowym-torem pokrycia pęcherzyków; - Test potencjału elektrochemicznego: potencjał obszaru pokrycia pęcherzyków jest o 80–120 mV niższy niż dolny obszar zanurzenia w cieczy tej samej rurki, co wskazuje na poważne uszkodzenie folii pasywnej; - Ultradźwiękowy pomiar grubości: ubytek grubości ścianki górnego łuku jest znacznie większy niż w dolnej części rury.|Źródło zagrożenia stagnacji bąbelków|Ukierunkowany środek eliminacji|Efekt rdzenia|| ----|----|----|| Poziomy układ rurek zatrzymujących bąbelki|Instaluj rury o nachyleniu w górę od 10 do 15 stopni lub w układzie pionowym|Pęcherzyki ślizgają się i ulatniają bez długotrwałego przylegania do powierzchni|| Niski przepływ cieczy niezdolny do usunięcia mikropęcherzyków|Utrzymuj przepływ cyrkulacyjny większy lub równy 1,0 m/s, dodaj przegrody kierujące przepływem|Ciągłe szorowanie cieczą usuwa nowo powstałe drobne pęcherzyki|| Wytrącanie masowych pęcherzyków o dużej gęstości|Zmniejszenie gęstości mocy powierzchniowej o 20% w przypadku zbiorników zamkniętych|Tłumienie natychmiastowej separacji pęcherzyków na dużą skalę|| Statyczny, szczelny zbiornik przesyconego rozpuszczonego gazu|Ciągłe mikronapowietrzanie + regularny wyciąg ze zbiornika|Zmniejsz zawartość rozpuszczonego gazu, aby ograniczyć powstawanie pęcherzyków|| Szczelina spoiny/podpory wychwytywanie pęcherzyków strefa ślepa|Gładkie polerowanie spoin + szerokopowierzchniowe wsporniki łukowe z PTFE|Wyeliminuj wklęsłe martwe strefy, w których gromadzą się pęcherzyki|### Krótkie podsumowanie Zastałe pęcherzyki powietrza tworzą dwufazowe mikrostrefy gaz-ciecz z niedoborem tlenu na tytanowych rurkach grzejnych, wywołując miejscową korozję wżerową samogalwaniczną. Podstawowe rozwiązanie łączy w sobie układ konstrukcyjny nachylonej rury, czyszczenie cyrkulacyjne z dużą prędkością, konstrukcję o niskim obciążeniu cieplnym i ciągłą pracę napowietrzania, aby uniknąć długotrwałego osadzania się pęcherzyków na ściance rury. Regularna kontrola wzrokowa i potencjalne testy podczas konserwacji mogą w porę wykryć wczesne defekty korozji pęcherzykowej i uniknąć uszkodzeń tytanowych rur grzewczych związanych z wyciekami przez ścianki.
