Rau Submerged Cua sov ntawm Kub (200 degree) Compressed Dej nyob rau hauv lub siab lub nkoj, Dab tsi yog qhov siab tshaj plaws tso cai rau phab ntsa kub ua ntej Hydriding tshwm sim?

200℃C compressed dej submerged cua sov muaj ib qho nyuaj rau titanium immersion rhaub. Ntawm qhov kub ntawm qhov dej no tsuas yog ua kua nyob rau hauv lub siab (nyob ib ncig ntawm 16 bar). Qhov kub thiab txias, dej siab ib puag ncig ua rau lub thermodynamic instability ntawm titanium nrog rau hydrogen absorption. Hydriding, piv txwv li, yog diffusion- tswj thiab nce qib yam tsis muaj corrosion nto los yog pitting; tsis muaj pov thawj nto deterioration tshwm sim kom txog thaum embrittlement ua rau ib tug abrupt puas. Lub raj phab ntsa kub ntau dua li qhov kub ntawm cov dej ntau yog qhov kev tswj xyuas qhov ntsuas rau hydriding. Cov cua sov los ntawm cov cua sov sab hauv heats lub phab ntsa sab hauv ntawm lub titanium raj kub ntau dua li cov phab ntsa sab nraud hauv kev sib cuag nrog dej. Ntawm qee theem ntawm cov phab ntsa sab hauv no qhov ntsuas ntawm hydrogen nqus tau dhau los ua siab heev thiab hydride ntau lawm tshwm sim hauv lub hlis ntau dua li xyoo.

Mechanism ntawm kub hydriding nyob rau hauv compressed dej

Cov dej dissociates ntawm qhov chaw ntawm titanium tshaj 150 degree: H2O → H+ + OH-. Cov protons hloov mus rau hauv atomic hydrogen, uas diffuses rau hauv titanium lattice. Hydrogen solubility nyob rau hauv titanium loj hlob heev nrog kub ntawm 200 ppm ntawm 100℃mus rau ntau tshaj 1,500 ppm ntawm 200 degree. Thaum lub hauv paus concentration ntawm hydrogen tshaj lub terminal solid solubility (TSS), titanium hydride (TiH2) precipitates. Qhov ntim ntawm hydride theem yog 17% siab dua li cov titanium nyob ib puag ncig uas ua rau muaj kev ntxhov siab sab hauv uas ua rau microcracking. Kev tswj hwm qhov ntsuas kub yog qhov kub ntawm cov phab ntsa sab hauv, uas tuaj yeem yog 20-50℃siab dua li phab ntsa sab nrauv, nyob ntawm qhov kub thiab txias ntawm phab ntsa. Diffusion yog tsav los ntawm hydrogen concentration gradient tsim los ntawm ib phab ntsa sab hauv ntawm 220℃thiab sab nrauv phab ntsa ntawm 200 degree, mus rau lub txias txheej txheej uas hydrides nyiam precipitate.

Quantitative Relationship ntawm Hydriding Rate thiab Inner Wall Temperature

Kev tswj xyuas hauv cov dej compressed ntawm 200℃(16 bar) ntawm Qib 2 titanium raj nyob rau hauv cov cua kub sib txawv tau lees paub cov dej hauv qab no raws li hydrogen concentration nce ib 1,000 teev:

Sab hauv phab ntsa kub<210°C: Hydriding rate 10-20 ppm/1000 hours. Time to attain TSS (200 ppm) 10,000-20,000 hours (1-2 years) Great for yearly tube replacement.

Sab hauv phab ntsa kub: 210-230℃Hydriding tus nqi: 50-100 ppm / 1000 hr. Lub sij hawm mus txog 2,000-4,000 teev TSS (3-6 lub hlis). Xav tau kev tshuaj ntsuam xyuas thiab kev pabcuam marginal.

Sab hauv phab ntsa temp . 230 txog 250 deg C: Hydriding tus nqi 200 txog 400 ppm / 1,000 hr. Lub sij hawm mus txog TSS ntawm 500-1,000 teev (3-6 lub lis piam). Hydride platelets metallographically pom tom qab 500 teev.

Sab hauv phab ntsa kub> 250 degree: Hydriding tus nqi> 500 ppm / 1,000 teev. TSS tshaj 200-400 teev. Pom nto scorching thiab cracking. Kev puas tsuaj loj yuav tshwm sim.

Phau ntawv qhia suav rau qhov siab tshaj plaws tso cai rau sab hauv phab ntsa kub

Cov lus hauv qab no muab txoj hauv kev tiag tiag rau kev kwv yees qhov siab tshaj plaws tso cai sab hauv phab ntsa kub thiab nrog cov kev txwv kub ntawm cov cua sov rau lub neej xav tau.

Qhov Siab Tshaj Plaws Sab Hauv Phab Ntsa Kub Kub ntawm 200 Degree Dej Xav Tau Kev Pabcuam LifeSimilar Maximum Heat Flux (OD 20 mm, phab ntsa 1.2 hli) Sib npaug Qhov Siab Tshaj Plaws Kub Kub (25mm OD, 1.5mm Phab Ntsa)
5 xyoos (43,800 teev) 205℃12 W/cm2 10 W/cm2
2 xyoos (17,500 teev) 215℃18 W/cm2 15 W/cm2
1 xyoo (8,760 teev) 225℃25 W/cm2 22 W/cm2
6 lub hlis (4,380 teev) 235℃32 W / cm² 28 W / cm²
Kev pabcuam thaum muaj xwm ceev nkaus xwb (1 lub hlis) 250℃45W / cm² 40W / cm²
Engineering tsim los tiv thaiv Hydriding

Qhov kub ntawm phab ntsa sab hauv yog txiav txim siab siv qhov kub ntawm cov dej kub, kub ntws (q), phab ntsa thickness (t) thiab titanium thermal conductivity (k=17} W / m·K ntawm 200 degree): ΔT=(q × t) / k. Rau phab ntsa 1.2 hli ntawm 20 W / cm2, ΔT=(200,000 W / m2 × 0.0012 m) / 17 W / m·K=14℃. Cov dej ntau ntawm 200℃--sab phab ntsa ntawm 214℃-- dhau 2-xyoo lub neej txwv. Interestingly, txo cov phab ntsa thickness txo lub puab phab ntsa kub rau tib lub tshav kub flux . 0.8 hli phab ntsa 20 W/cm$^2$ muab $\\Delta T$=9$^o$C, sab hauv phab ntsa ntawm 209$^o$C, siv tau rau 5 xyoo lub neej. Cov phab ntsa nyias yog li zoo dua rau hydriding tsis zoo li cov qauv tsim niaj hnub rau kev xeb. Qhov cuam tshuam catalytic ntawm palladium ntawm hydrogen recombination nce qhov pib ntawm phab ntsa kub ntawm Qib 7 titanium (palladium-stabilized) los ntawm kwv yees li 15-20 degree.

Ib qho specification qhia

Piv txwv li, yog tias lub tshuab cua sov titanium tau teev tseg rau 200℃compressed dej kev pabcuam, suav cov phab ntsa sab hauv los ntawm qhov xav tau cua sov flux thiab cov phab ntsa tuab. Rau txhua daim ntawv thov xav tau kev pab lub neej nyob rau hauv ntau tshaj 2 xyoos tsis txhob tshaj 210 degree. Yog tias cov cua sov xav tau yog> 25 W / cm2, sab phab ntsa tuab kom txo qis ΔT lossis muab Qib 7 titanium. Tshaj tawm cov cua sov. Siv ntau lub tshuab hluav taws xob tsawg watt density es tsis txhob siv lub tshuab hluav taws xob siab watt. Saib xyuas qhov hluav taws xob tsis kam ntawm lub rhaub hauv kev ua haujlwm. Qhov nce ntawm 10-15% yog qhov qhia txog kev tsim cov hydride thiab embrittlement. Nruab ib lub thermocouple rau ntawm phab ntsa sab nraud ntawm lub raj thiab tsis tu ncua suav cov kub hauv phab ntsa. Yog hais tias qhov ntsuas kub sab hauv phab ntsa tshaj 230℃C rau ntau tshaj 100 teev, tshem tawm lub rhaub los ntawm kev pabcuam txawm tias qhov seem ntawm phab ntsa tuab. Es tsis txhob tswj qhov kub ntawm cov dej ntau, tus engineer tswj qhov kub ntawm cov phab ntsa sab hauv. Qhov no tiv thaiv kev ua tsis tiav ntawm hydrogen embrittlement hauv cov dej kub kub.