Cause e misure di soluzione della riparazione incompleta della pellicola passiva per tubi riscaldanti in titanio

L'integrità e la compattezza della pellicola passiva di TiO₂ superficiale sono gli unici determinanti della durata e della resistenza alla corrosione dei tubi riscaldanti in titanio puro. Micro-difetti, assottigliamento e desquamazione locale verranno prodotti continuamente dal film passivo durante la pulizia CIP a lungo termine con acido-base alternato, impatto del ciclo termico e desquamazione microbica. Sebbene numerose officine eseguano la manutenzione ordinaria della passivazione, continuano a riscontrare frequenti fenomeni di vaiolatura e potenziale attenuazione, che sono principalmente il risultato di una riparazione incompleta del film passivo. Questo articolo esamina le cause fondamentali della riparazione infruttuosa della pellicola e suggerisce strategie di rettifica standardizzate per ottenere una rigenerazione passiva densa e stabile della pellicola.

La causa principale di una passivazione incompleta è un apporto insufficiente di ossigeno disciolto. Una struttura di autoriparazione-dipendente dall'ossigeno- è la pellicola passiva di titanio. Lo strato di ossido della superficie del tubo viene rimosso e ridotto dopo la pulizia con acido CIP, rendendo necessaria un'adeguata quantità di ossigeno disciolto nel mezzo per ristabilire-una pellicola protettiva compatta. La maggior parte delle officine utilizza acqua stagnante senza aerazione, che porta a una carenza locale di ossigeno nelle zone morte, compreso l'arco superiore del tubo e le fessure tra i montanti di supporto. La matrice di titanio è soggetta a continua corrosione a causa della natura lassista e porosa del film di ossido appena generato, che non è in grado di impedire la penetrazione di acidi organici e ioni cloruro.

I contaminanti superficiali e le incrostazioni residue impure costituiscono notevoli ostacoli nascosti alla formazione della pellicola. Il contatto tra la matrice di titanio e la soluzione di passivazione è isolato da scaglie di zucchero carbonizzato residuo, precipitati di sali inorganici e polvere lucidante che ricopre le superfici locali del tubo. Nonostante il completamento dell'intero processo di passivazione, la formazione di un nuovo film passivo nelle aree coperte è impossibile, con conseguente formazione di numerosi microscopici spazi di corrosione. Nel corso della successiva produzione di fermentazione, è più probabile che queste aree vuote si trasformino in fonti di corrosione per vaiolatura, che si trasformano progressivamente in difetti di corrosione su vasta-area.

La riparazione non qualificata del film è anche il risultato di una temperatura e una durata irragionevolmente controllate durante la passivazione. La rapida decomposizione del perossido di idrogeno viene accelerata da una temperatura di passivazione eccessivamente elevata, che porta ad un apporto insufficiente di ossigeno attivo e ad una densificazione incompleta del film. La nuova pellicola è sottile e instabile e si stacca facilmente durante i cicli termici a causa del tempo di immersione insufficiente o della bassa temperatura. Inoltre, l'effetto di rigenerazione del film è completamente compromesso dalla passivazione diretta senza transizione dell'acqua neutra dopo una forte pulizia alcalina, poiché le sostanze alcaline residue neutralizzano i reagenti di passivazione.

La riparazione uniforme del film passivo è inoltre ostacolata dalle interferenze galvaniche locali. Sulla superficie del tubo in titanio, l'interferenza della differenza di potenziale è formata dall'invecchiamento della guaina isolante in PTFE, dei supporti in acciaio esposti e dei dispositivi di fissaggio metallici non isolati. Lo spessore del film passivo non è uniforme a causa della differenza di corrente, che provoca la formazione di zone di corrosione debole nelle aree a basso-potenziale. Il cedimento regionale del film sarà la conseguenza di un potenziale squilibrio a lungo-termine, che porterà a un tasso di invecchiamento incoerente per l'intera superficie del tubo.

Per risolvere il problema della riparazione inadeguata del film passivo, è necessario implementare procedure di passivazione sistematiche e standardizzate. Innanzitutto, assicurarsi che la matrice di titanio sia completamente esposta rimuovendo meticolosamente le incrostazioni superficiali e le impurità prima della passivazione. Il secondo passaggio consiste nel garantire che il livello di ossigeno disciolto rimanga al di sopra di 6 mg/l durante la passivazione, eliminando così le zone morte-carenti di ossigeno. Ciò può essere ottenuto mantenendo un'aerazione continua. Mantenere una temperatura di 35–45 gradi ed estendere il tempo di maturazione statica a 12–24 ore per garantire che la pellicola abbia tempo sufficiente per densificarsi.

Le misure ausiliarie di isolamento anti-corrosione dovrebbero essere implementate in modo sincronizzato. Per evitare interferenze tra metalli diversi, è necessario sostituire regolarmente le guarnizioni in PTFE e gli involucri isolanti invecchiati. Adotta la passivazione offline con perossido di idrogeno a immersione totale per tubi con un basso potenziale a lungo-termine per riparare completamente le pellicole difettose. Eseguire test del potenziale dopo ogni manutenzione per garantire che il potenziale superficiale sia distribuito uniformemente e superi +150mV.

In sintesi, il guasto precoce dei tubi riscaldanti in titanio è un problema cronico significativo causato dal ripristino incompleto della pellicola passiva. Le quattro cause principali sono la carenza di ossigeno, lo sporco residuo, il controllo improprio dei parametri e l'interferenza galvanica. La compattezza e la stabilità del film passivo possono essere notevolmente migliorate, la capacità anti-corrosione del tubo può essere sostanzialmente migliorata e il ciclo di servizio complessivo delle apparecchiature di riscaldamento in titanio può essere esteso standardizzando la pre-pulizia, l'integrazione di ossigeno, i parametri di temperatura e tempo e la protezione di isolamento.