20% naatriumvesinikkarbonaadi (NaHCO₃) suspensioonis 60 kraadi juures sadestuvad lahuse kuumutamisel vesinikkarbonaadi kristallid. Nende kristallide Mohsi kõvadus on 2,5–3,0, mis on veidi madalam kui titaani kõvadus 3,5–4,0. Voolutingimustes põhjustavad kristallid aga abrasiivset kulumist. Hõõrdumise kiirus 0,2–0,5 mm aastas ületab elektrokeemilise korrosiooni kiiruse 0,01–0,05 mm aastas 10–20 korda, muutes hõõrdumise domineerivaks rikkemehhanismiks. Kristallid mõjutavad titaani pinda, eemaldades mehaaniliselt passiivse kile ja selle all oleva metalli.

Hõõrdumise mehhanism{0}}Bikarbonaadi suspensioonide domineeriv rike

Naatriumvesinikkarbonaat kristalliseerub temperatuuri tõustes NaHCO₃ vastupidise lahustuvuse tõttu. Kristallid on teravate -servadega ja nurgelised. Voolavas suspensioonis löövad kristallid kuumutuspinnale kiirusega 0,5–2 m/s. Iga löök eemaldab mikro-lõikamise ja kündmise teel väikese koguse materjali. Passiivse kile puudumine (seda eemaldatakse pidevalt) tähendab, et elektrokeemiline korrosioon mõjutab materjali kogukadu vähe. Kulumismäär järgib Archardi seadust: kulumismaht ∝ (koormus × libisemiskaugus)/kõvadus.

Kvantitatiivne hõõrdumine vs elektrokeemiline korrosioon

Kontrollitud testimine 20% NaHCO₃ lägas 60 kraadi juures voolukiirusega 2 m/s 500 tunni jooksul on 2. klassi titaani puhul tuvastanud järgmise. Ainuüksi elektrokeemilise korrosiooni kiirus (seisvas, osakestevabas lahuses) on 0,01–0,05 mm aastas, mis põhjustab 5–10% täielikku riket. Kristallide löögist tulenev hõõrdumise määr on 0,15–0,35 mm aastas, mis põhjustab 60–75% täielikku purunemist. Erosiooni -korrosiooni sünergia (hõõrdumise ja korrosiooni koosmõju) on 0,05–0,15 mm aastas, mis põhjustab 15–30% täielikku riket. Kogu materjalikadu on 0,25–0,55 mm aastas, kusjuures domineerivaks mehhanismiks on hõõrdumine.

Tahkete ainete kontsentratsiooni ja voolukiiruse mõju kulumiskiirusele

Hõõrdumise kiirus suureneb koos tahkete ainete kontsentratsiooni ja voolukiirusega. 10% tahkete ainete ja 1 m/s juures on hõõrdumise kiirus 0,08–0,15 mm aastas ja materjali kogukadu 0,12–0,22 mm aastas. 20% tahke aine ja 1 m/s juures on hõõrdumise kiirus 0,12–0,25 mm aastas ja kogukadu 0,18–0,35 mm aastas. 20% tahke aine ja 2 m/s juures on hõõrdumise kiirus 0,20–0,40 mm aastas ja kogukadu 0,25–0,55 mm aastas. 30% tahke aine ja 2 m/s juures on hõõrdumise kiirus 0,30–0,55 mm aastas ja kogukadu 0,40–0,70 mm aastas. 20% tahke aine ja 3 m/s juures on hõõrdumise kiirus 0,35–0,65 mm aastas ja kogukadu 0,45–0,80 mm aastas.

Bikarbonaadist lägakuumutite kulumiskaitsejuhend

Järgmises tabelis on soovitused 2. klassi titaanküttekehade kaitsmiseks 20% naatriumvesinikkarbonaadi lägas temperatuuril 60 kraadi.

Inseneritööd peale kulumiskaitse

Titaani klass ei mõjuta oluliselt kulumiskindlust; Klassidel 2, 7 ja 12 on sarnane kõvadus. Seina paksus tagab kulumisvaru; 2,0 mm sein 0,30 mm aastas kulumisega kestab 6–7 aastat. Füüsilise aur-sadestamise teel kantud titaannitriidkatte (TiN) kõvadus on 2000 HV ja see vähendab hõõrdumist 70–80%. Kasutada võib karastatud roostevabast terasest või keraamikast valmistatud vahetatavat kulumishülsi. Voolukiiruse vähendamine pumba kiiruse muutmise või deflektorite lisamisega vähendab kulumiskiirust. Hüdrotsüklon võib suspensioonist kristalle eemaldada enne, kui see kütteseadmesse jõuab.

Teadliku spetsifikatsiooni koostamine

20% naatriumvesinikkarbonaadi lägas 60 kraadi juures titaanist elektrisoojendi puhul vähendage voolukiirust alla 1 m/s, et hoida kulumiskiirus alla 0,15 mm aastas. Kui suuremad voolukiirused on vältimatud, määrake TiN-kate (paksus 5 µm) või vahetatav kulumishülss. Uute paigalduste jaoks projekteerige paak eraldi küttekambriga, kus läga ei tsirkuleerita. Töötamise ajal jälgige soojendi hõrenemist ultraheli paksuse mõõtmise abil iga 6 kuu järel. Kui kulumiskiirus ületab 0,2 mm aastas, paigaldage voolusirgendaja või vähendage pumba kiirust. Kontrollides hõõrdumist kui domineerivat rikkemehhanismi, pikendab insener titaanküttekehade kasutusiga naatriumvesinikkarbonaadi läga kasutamisel.