I en titanvarmestav som overopphetes lavtrykksdamp (150 grader, 4 bar) for injeksjon i en saltlaketank, fungerer hovedrøret i tørr damp og forblir passivt med en korrosjonshastighet på under 0,01 mm per år. Kondensatreturledningen, der damp kondenserer etter overføring av varme, inneholder imidlertid flytende vann med oppløste klorider fra saltvannstanken på grunn av tilbake-diffusjon eller overføring. Kondensatfilmen er tynn og konsentrert, og skaper et svært aggressivt kloridmiljø. Kombinasjonen av flytende kondensat og konsentrerte klorider forårsaker sporangrep-et lokalisert, lineært erosjons-korrosjonsmønster-ved bunnen av kondensatreturledningen. Sporingshastigheten kan nå 0,3–1,5 mm per år, noe som fører til perforering innen 1–5 år mens hovedrøret forblir upåvirket.

Mekanismen for rilleangrep i kondensatreturlinjer

I hoveddampledningen er høy-temperaturdampen (150 grader) tørr, og inneholder mindre enn 0,1 % flytende vann. Kloridkonsentrasjonene forblir lave. I kondensatreturledningen kondenserer damp på de kjøligere rørveggene og danner en tynn væskefilm. Klorider fra saltvannstanken tilbake-diffusjon (1 000–10 000 ppm) konsentreres i denne filmen gjennom fordampning. Det flytende kondensatet skaper skjærspenning ved rørbunnen, og fjerner den passive filmen mekanisk. Kombinasjonen av høy kloridkonsentrasjon (10 000–50 000 ppm ved metalloverflaten) og strømning fjerner det beskyttende oksidet, og forårsaker lineære spor langs bunnen av røret.

Kvantitative rillehastigheter i kondensatreturlinjer

Kontrollert testing i simulert kondensat (varierende kloridkonsentrasjoner) som strømmer med 1 m/s over grad 2 titan har etablert følgende rillehastigheter. Ved en kondensatkloridkonsentrasjon på 100 ppm er rillehastigheten 0,05–0,10 mm per år, og tiden til perforering av en 1,5 mm vegg er 15–30 år. Ved 500 ppm er rillehastigheten 0,15–0,30 mm per år, og tiden til perforering er 5–10 år. Ved 1000 ppm er rillehastigheten 0,30–0,60 mm per år, og tiden til perforering er 2,5–5 år. Ved 5000 ppm er rillehastigheten 0,80–1,50 mm per år, og tiden til perforering er 1–2 år. Ved 10 000 ppm er rillehastigheten 1,50–3,00 mm per år, og tiden til perforering er 0,5–1 år. Til sammenligning viser tørrdamphovedrøret ved samme kloridoverføringsnivå ingen målbare spor.

Påvirkning av kondensatstrømningshastighet og rørorientering på rilling

Sporingshastigheten øker med strømningshastigheten. Ved 0,5 m/s og 1000 ppm klorid er rillehastigheten 0,15–0,30 mm per år. Ved 1,0 m/s og 1000 ppm er hastigheten 0,30–0,60 mm per år. Ved 2,0 m/s og 1000 ppm når hastigheten 0,50–1,00 mm per år. Rørorientering har også betydning; horisontale rør med bunnspor er mest utsatt. Vertikale rør med nedadgående strømning opplever mindre riller fordi kondensatfilmen er mer jevnt fordelt. Rør med hyppige feller som fjerner kondensat har lavere rillehastigheter fordi væskefilmen er tynnere.

Rillebegrensningsveiledning for dampinjeksjonssystemer

Følgende tabell gir anbefalinger for å forhindre rilleangrep i titankondensatreturledninger i dampinjeksjonssystemer med saltvannstanker.

Engineering Beyond Grooving Mitigation

Titankvaliteten påvirker rillemotstanden. Grad 7 (palladium-stabilisert) har 2–3 ganger lavere rillehastighet enn grad 2 i høy-kloridkondensat. Karakter 12 tilbyr middels forbedring. Veggtykkelse gir et sporgods; en 2,5 mm vegg med 0,5 mm rillehastighet per år varer i 5 år. En dampfelle bør installeres på det laveste punktet av kondensatledningen for å fjerne kondensat umiddelbart. En tilbakeslagsventil hindrer saltvannsdiffusjon-tilbake i kondensatledningen. Periodisk spyling med ferskvann (daglig) fortynner klorider i kondensatledningen. Røret bør skrå mot fellen for å forhindre at kondensat samler seg.

Lage en informert spesifikasjon

For en titanvarmestav som brukes til å overopphete damp som injiseres i en saltlaketank, utform kondensatreturledningen med en PTFE-foring på 1 mm tykkelse, en dampfelle på det laveste punktet og en tilbakeslagsventil for å forhindre tilbake-diffusjon. For eksisterende systemer med riller, installer en vannspray som injiserer ferskvann inn i kondensatledningen med 1 L per time for å fortynne klorider. Spesifiser grad 7 titan for kondensatreturledningen. Under drift, inspiser bunnen av kondensatledningen årlig ved hjelp av ultralydtykkelseskartlegging; hvis rillingen overstiger 0,3 mm dybde, skift ut den berørte delen. Ved å kontrollere konsentrasjonen av kondensatklorid og bruke PTFE-foringer, forhindrer ingeniøren rilleangrep samtidig som den lar hovedtitanrøret fungere upåvirket.