CO₂ (50–100 bar, 100 daraja) tsiklik yuqori bosim ostida, 2-darajali titan yadroli PFA isitgichi (yuqori soflik, 0,3% maks. Fe, 0,25% maks. O) pastroq darajadagi titan (72 yoki 1G) elementli-bosimlarga qaraganda 3–5× uzoqroq ishlaydi. yoki kamroq sof manbadan olingan 2-sinf). Buzilish rejimi titanning korroziyasi emas (titan CO₂ ga juda chidamli), balki CO₂ tarkibidagi iz namligidan vodorodning mo'rtlashishi. Pastki-navbatli titan tarkibida koʻproq temir va boshqa intermetall qoʻshimchalar mavjud boʻlib, ular gidrid hosil boʻlishi uchun yadro hosil qiluvchi joy vazifasini bajaradi. 2-darajali yuqori{18}}tozalik titanium (ASTM B348, 99,7% Ti) kamroq qo‘shimchalarga ega bo‘lib, gidrid yog‘inlarini kamaytiradi. Tsiklik bosim ostida gidridlar yadroning charchoq yorilishiga olib keladi, bu esa PFA qobig'ini buzadi. Yuqori{23}}bosimli CO₂ xizmati (masalan, o‘ta kritik CO₂ ekstraktsiyasi) uchun maksimal temir miqdori 0,2% va kislorod miqdori 0,20–0,25% bo‘lgan 2-darajali titanni belgilang (qo‘shimcha-past kislorod emas, bu zaifroq). 7-sinf (Pd-qotishma) tavsiya etilmaydi; u yuqori temirga ega va galvanik ta'sirga ega bo'lishi mumkin.
Yuqori-bosim CO₂ uchun titan darajasini taqqoslash
| Baho | Tarkibi | Fe max (%) | O (%) | Gidridga sezuvchanlik | 100 bar, 100 daraja CO₂ da charchoq muddati (yorilish davri) | Muvofiqlik |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2-sinf (standart) | Ti (99,5% min) | 0.30 | 0.25 | O'rtacha | 50,000–100,000 | Yaxshi |
| 2-daraja (yuqori-tozalik) | Ti (99,7% min) | 0.15 | 0.22 | Past | 200,000–400,000 | Eng yaxshi |
| 7-sinf (Ti + 0.15% Pd) | Ti, Pd | 0.30 | 0.25 | Yuqori (Pd qo'shimchalari) | 20,000–50,000 | Bechora |
| 12-sinf (Ti + 0.3% Mo, 0,8% Ni) | Ti, Mo, Ni | 0.30 | 0.25 | Yuqori (Ni qo'shimchalar) | 10,000–30,000 | Bechora |
| 1-darajali (qo'shimcha kam kislorod) | Ti | 0.20 | 0.18 | Juda past, lekin zaifroq | 50,000–100,000 | Qabul qilinadi, lekin zaifroq |
| Incoloy 825 | Ni, Cr, Mo | N/A | N/A | Qo'llanilmaydigan, qo'llab bo'lmaydigan | 5 000–10 000 (korroziya) | Yomon (CO₂ da korroziyaga uchraydi) |
Gidridning mo'rtlashuv mexanizmi
Yuqori{0}}bosimdagi CO₂da namlik (100–500 ppm) CO₂ bilan reaksiyaga kirishib, karbonat kislota (H₂CO₃) hosil qiladi. Titan yuzasida H₂CO₃ H⁺ ga ajraladi, bu esa atom vodorodiga aylanadi. Vodorod titan panjarasiga tarqaladi. Pastki{6}}navbatli titanda temirga{7}} boy qoʻshimchalar (FeTi, Fe₂Ti) titan gidridini (TiH₂) hosil qilib, vodorod tuzoqlari vazifasini bajaradi. Gidridlar mo'rt va kengayib boradi (hajmi 17% ga oshadi, bu mikro yoriqlarni keltirib chiqaradi. Tsiklik bosim ostida (charchoq) bu mikro yoriqlar o'sib, yadro sinishiga olib keladi. Yuqori-tozalik 2-darajasida temir qo‘shimchalari kamroq, shuning uchun gidrid yadrolari hosil bo‘ladigan joylar kamroq. Charchoq muddati 3-5 marta ko'proq.
Sinov ma'lumotlari: 100 bar CO₂, 100 daraja, 10 000 tsikl
| Titan darajasi | Temir tarkibi (ppm) | Vodorodning singishi (10 000 tsikldan keyin ppm) | Gidrid hosil bo'lishi (maydoni%) | 10 000 tsikldan keyin yadro yoriqlari | Qolgan kuch (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2-daraja (yuqori-tozalik) | 800 | 150 | <0.1% | Yo'q | 98% |
| 2-sinf (standart) | 2,500 | 250 | 0.5% | Mikro yoriqlar | 85% |
| 7-sinf | 3000 (ortiqcha Pd) | 300 | 1.0% | Yoriqlar | 70% |
| 12-sinf | 2800 (plyus Ni) | 400 | 1.5% | Ko'p yoriqlar | 60% |
Maydonga misol
Superkritik CO₂ qazib olish zavodida 7-darajali titan yadroli PFA isitgichlari (korroziyaga chidamlilik uchun) ishlatilgan. Isitgichlar 18 oydan keyin ishlamay qoldi (yadro yorilishi). Zavod yuqori-tozalikdagi 2-darajali titanga (Fe<0.15%, O 0.22%). The heaters have operated for 5+ years without failure. The cost difference was $50 per heater (2% premium). The plant now specifies "Grade 2 titanium, high purity, Fe ≤ 0.15%, O 0.20–0.25%" for all high-pressure CO₂ heaters.
Gidrid hosil bo'lishini aniqlash
Ultratovush tekshiruvi: Gidridlar ortib borayotgan orqaga tarqalish shaklida ko'rinadi (-skanerda ko'rinadi). Maydonda oson emas.
EDX (energiya{0}}dispersiv rentgen-nurlari): Muvaffaqiyatsiz yadroda gidrid hududlari yuqori vodorod tarkibiga ega (bilvosita usullar bilan aniqlanadi).
Vizual: Gidridlar zerikarli, kulrang sirtga olib keladi (titan odatda porloq). Ishonchli emas.
Yuqori-bosim CO₂ uchun dizayn tavsiyalari
| Parametr | Tavsiya | Mantiqiy asos |
|---|---|---|
| Titan darajasi | Yuqori{0}}tozalik 2-darajali (ASTM B348, Fe 0,15% dan kam yoki unga teng, O 0,20–0,25%) | Gidrid yadrolanishini kamaytiradi |
| Yuzaki ishlov berish | Ra 0,4 mkm dan kam yoki teng | Stressni kuchaytiruvchi omillarni kamaytiradi |
| PFA devor qalinligi | 1,5-2,0 mm | Kimyoviy qarshilik uchun etarli |
| Yadro diametri | 6 mm dan katta yoki unga teng (qobiliyatsiz bosimga bardosh berish uchun) | Mexanik kuch |
| Ishlash harorati | 150 darajadan kam yoki unga teng (titan 200 darajadan yuqori oksidlanadi) | Masshtablashdan saqlaning |
Xulosa: Yuqori-Tozalik darajasi 2-darajali titan siklik yuqori-bosim CO₂ boʻyicha quyi sinflardan ustun turadi
Siklik yuqori bosimli CO₂ xizmatida (50–100 bar, 100 daraja) yuqori-tozalikdagi 2-darajali titan yadroli (Fe 0,15% dan kam yoki teng) PFA isitgichi standart 2-darajali yoki 7-darajali titanga qaraganda 3–5× uzoqroq xizmat qiladi. Buzilish mexanizmi temirga boy qo'shimchalarda yadrolangan CO₂ tarkibidagi iz namligidan{12}}gidridning mo'rtlashishi hisoblanadi. Yuqori{14}}tozalikdagi titan kamroq qoʻshimchalarga ega, shuning uchun kamroq gidridlar hosil boʻladi va charchoq muddati uzaytiriladi. O'ta kritik CO₂ ekstraktsiyasi yoki har qanday tsiklik yuqori bosimli CO₂ xizmati uchun yuqori-tozalik 2-darajali titanni belgilang. 7-sinf va 12-sinf foyda keltirmaydi; ular ko'proq qotishma elementlarga ega va yomonroq ishlaydi. Sof titan (99,7%+) yutadi. CO₂ da tozalik muhim ahamiyatga ega. Qo'shimchalar qanchalik kam bo'lsa, hayot shunchalik uzoq bo'ladi. Yuqori{28}}tozalik darajasi 2. Isitgich sizga rahmat aytadi. CO₂ o'ta kritik bo'lishi mumkin, ammo yadroingiz o'ta toza-bo'lishi kerak. Buning siri shu.
