O que torna os tubos de aquecimento de titânio ideais para uso em ambientes que contêm cloro?

A ameaça do cloreto: como os meios à base de cloro-arruínam os aquecedores comuns
Ambientes-que contêm cloro são um dos piores locais para o funcionamento de equipamentos de aquecimento industrial. Água do mar, salmouras, soluções de ácido clorídrico, reações de cloro e álcalis e muitos intermediários químicos contêm íons cloreto. Os ataques-de cloreto são muito localizados, criando buracos e rachaduras que atravessam rapidamente paredes de metal, deixando as áreas ao seu redor parecendo que ainda estão intactas.
Esse tipo de dano é especialmente ruim para tubos de aquecimento. Temperaturas mais altas aceleram a taxa de corrosão e o ciclo térmico adiciona tensão que provoca o início de rachaduras. Os cloretos ficam ainda mais concentrados nas superfícies do aquecedor quando há depósitos e incrustações. Isto cria microambientes agressivos que podem corroer muitas ligas que de outra forma seriam resistentes à corrosão. Por causa disso, os aquecedores expostos a meios de cloreto normalmente quebram repentinamente, o que pode causar vazamentos, problemas elétricos ou contaminação de fluidos de processo.

Nessas situações, a resistência à corrosão não significa retardar o processo; trata-se de pará-lo completamente. A coisa mais importante a se observar ao escolher um material é a sua capacidade de impedir o aparecimento de buracos.
Por que o serviço com cloreto faz com que os metais comuns de engenharia falhem
Para resistência à corrosão, os aços inoxidáveis ​​precisam de um filme passivo rico em cromo. Em locais onde há cloreto, esse revestimento pode quebrar em algumas áreas. Quando uma fossa se inicia, o formato limitado torna a área ácida e cheia de cloretos, o que acelera o processo de penetração. Este processo acelera ainda mais quando a temperatura está alta e o ar ainda está próximo às superfícies de aquecimento.
Os cloretos não incomodam em nada os aços carbono e corroem rápida e uniformemente. As ligas de cobre funcionam melhor em algumas aplicações de água do mar, mas ainda podem ser danificadas pela corrosão por erosão, corrosão sob tensão e ataques químicos quando amônia ou sulfetos estão presentes. Em muitos sistemas industriais de cloreto, esses materiais não duram muito e precisam de muita manutenção.
Como os materiais tradicionais estão falhando no uso de cloretos, os especialistas procuram materiais que sejam fundamentalmente imunes à corrosão localizada, em vez de apenas resistentes em condições ideais.
A vantagem do titânio: estabilidade passiva do filme contra ataque de cloreto
A camada passiva de óxido de titânio que se forma naturalmente no titânio torna-o muito estável, razão pela qual o titânio funciona tão bem em situações com cloro. Este filme de óxido adere muito bem, fixa-se e não se quebra quando exposto ao cloreto. Tem uma chance muito maior de corrosão do que as condições eletroquímicas encontradas em aplicações típicas de aquecimento industrial.
Sob condições operacionais típicas, os íons cloreto não conseguem atravessar ou romper a camada de óxido de titânio. Mesmo que a superfície esteja danificada, o novo titânio interage imediatamente com a água ou o oxigênio para formar novamente a película protetora. Esse comportamento de auto-reparação impede que a corrosão localizada se espalhe.
A corrosão ocorre de maneira mais uniforme em condições extremas, incluindo altas temperaturas que decompõem ácidos ou meios que contêm flúor, do que através de corrosão catastrófica. Essa previsibilidade permite que os engenheiros planejem com confiança a vida útil, o que é muito importante para sistemas que precisam ser seguros.
Estabilidade Térmica e Mecânica em Sistemas com Muito Cloro
Os tubos de aquecimento de titânio não são apenas resistentes à corrosão, mas também apresentam grande estabilidade mecânica em ambientes com cloreto. O titânio permanece forte em uma ampla variedade de temperaturas e não sofre corrosão quando entra em contato com fluidos-de movimento rápido, como água do mar e salmouras em circulação. Isso o torna ideal para trocadores de calor, aquecedores de imersão e sistemas de recirculação onde o desgaste-induzido por fluxo acelera a perda de material em ligas mais macias.
O titânio também não tende a se sujar facilmente em muitos fluidos que incluem cloreto. Menos incrustações e depósitos ajudam a manter a transferência de calor eficiente e impedem a formação de condições semelhantes a fendas-que pioram a corrosão localizada em outros materiais. Isso ajuda a manter o desempenho térmico estável ao longo do tempo e significa que você não precisa limpar com tanta frequência.
Usos industriais que envolvem exposição ao cloro
Sistemas de resfriamento de água do mar, plataformas offshore e instalações industriais costeiras que estão sempre expostas a cloretos usam tubos de aquecimento de titânio. Em instalações de dessalinização, os aquecedores de titânio ajudam no pré-aquecimento e nos procedimentos térmicos sem causar corrosão por picadas ou fendas.
No processamento químico, o titânio é usado para aquecer soluções de ácido clorídrico, solventes clorados e correntes de salmoura que são usadas para produzir cloro alcalino. Os sistemas de branqueamento e desinfecção dependem de elementos de aquecimento de titânio para soluções de hipoclorito de sódio e dióxido de cloro, onde a falha do material introduziria graves riscos de segurança e contaminação.
Os processos de galvanoplastia que utilizam eletrólitos{0}}à base de cloreto e sistemas de tratamento de águas residuais que gerenciam efluentes clorados exemplificam a adequação do titânio como material preferido em ambientes-ricos em cloreto.
Coisas a considerar ao escolher materiais para níveis de cloreto muito elevados
O titânio comercialmente puro grau 2 atende à maioria das necessidades de serviço com cloreto, mas algumas condições precisam de melhor desempenho. Classes de liga-de paládio, como Grau 7, oferecem melhor estabilidade passiva do filme quando ácidos e cloretos são misturados. Os íons fluoreto podem atacar o titânio sob certas condições, portanto, os sistemas que contêm fluoretos precisam ser cuidadosamente testados quanto à compatibilidade e avaliados.
Projetar as coisas corretamente ainda é muito importante. Para aproveitar ao máximo a resistência natural do titânio, fique longe de rachaduras, certifique-se de que haja uma drenagem excelente e mantenha as condições de fluxo adequadas. Quando devidamente especificados e instalados, os tubos de aquecimento de titânio podem durar décadas em locais onde outros materiais se decompõem rapidamente.
Conclusão: Livrar-se do principal mecanismo de falha
Mecanismos de corrosão localizada são geralmente sempre a causa da falha do aquecedor em locais onde o cloro está presente. Os tubos de aquecimento de titânio resolvem esse problema não retardando a corrosão, mas impedindo-a de iniciar. Como eles são imunes à corrosão-induzida por cloreto, são mecanicamente fortes e se comportam de maneira previsível, um estado operacional de alto-risco torna-se um sistema gerenciável e confiável.
Se houver presença de cloretos e a falha do aquecedor tiver impacto nas operações, na segurança ou na qualidade, o titânio não é uma atualização opcional. É a atitude razoável que os engenheiros devem fazer quando existe uma ameaça clara e contínua de corrosão.