En tanques de almacenamiento de combustible para aviones que calientan agua recuperada (cloruro de 200 ppm, pH 6) a 80 grados, ¿qué pared mínima de titanio de grado 2 evita las picaduras después de 5 años?

Los tanques de almacenamiento de combustible para aviones pueden acumular agua en el fondo procedente de la condensación y la manipulación del combustible. El agua recuperada es generalmente salina (100 a 300 ppm de cloruros del aire y de fuentes marinas), incluye oxígeno disuelto y trazas de hidrocarburos. Generalmente, la capa de agua se calienta a 65-80 grados utilizando calentadores de inmersión de titanio para evitar el crecimiento microbiano y la formación de hielo. El titanio de grado 2 es resistente a las picaduras en soluciones de cloruro hasta una temperatura crítica de picaduras (CPT) que depende del contenido de cloruro. El grado 2 funciona en su límite de CPT y puede sufrir picaduras durante períodos prolongados a 80 grados y 200 ppm de Cl⁻. El espesor de la pared proporciona un margen de corrosión: las picaduras deben permear toda la pared para provocar una falla. Este documento determina el espesor mínimo de pared para evitar perforaciones por picaduras durante una vida útil de 5 años.

200 ppm Cl{sup -} Comportamiento de picaduras
Una concentración de cloruro de 200 ppm (0,02%) es modesta en comparación con el agua salada (19.000 ppm) o la salmuera. El CPT de Grado 2 en 200 ppm de Cl⁻ es de aproximadamente 85 a 90 grados. A 80 grados, la aleación está por debajo de su CPT y, por lo tanto, en condiciones ideales, no debería iniciarse la picadura. Sin embargo, en el servicio de tanques de combustible para aviones, el CPT efectivo se reduce por muchos factores:

Condiciones de estancamiento: el flujo de agua nulo o bajo provoca una acumulación local de cloruro en la superficie del calentador.

Depósitos Condiciones similares a grietas-bajo depósitos producidos por limo microbiano o películas de hidrocarburos.

Ciclos térmicos: encender y apagar el calentador puede alterar la película pasiva.

Nivel bajo de oxígeno: la actividad biológica puede consumir oxígeno disuelto y reducir la capacidad de re-pasivación.

El CPT real en estas condiciones de campo puede ser de 5 a 10 grados menor que el valor obtenido en el laboratorio. Sin embargo, a 80 grados pueden ocurrir picaduras en caso de exposición prolongada (meses a años) a pesar de las bajas concentraciones de cloruro en masa.

Comparación de tasas de propagación
Una vez que comienzan los hoyos, se propagan a un ritmo que depende de la concentración de cloruro, la temperatura y el oxígeno disponible. Para Grado 2: A 80 grados en 200 ppm Cl-:

Tiempo hasta el primer pozo estable (hora de inicio del pozo): 1000-3000 horas (6 semanas a 4 meses) en circunstancias de campo. En circunstancias de laboratorio limpio, es posible que la iniciación no se produzca en absoluto.

Tasa de propagación de picaduras después del inicio: 0,05 a 0,15 mm/año a 80 grados en 200 ppm de Cl⁻. El ritmo es algo lento, ya que la concentración de cloruro es baja; A modo de comparación, las tasas de propagación en agua salada (19.000 ppm Cl-) son de 0,5 a 2,0 mm/año.

Para un tubo de pared de 1,65 mm, el tiempo desde el inicio del pozo hasta la perforación es de=espesor de pared/tasa de propagación de=1.65 / 0.10=16.5 años. Sin embargo, esto supone que un único hoyo se propaga continuamente. De hecho, se pueden iniciar varios pozos y la tasa de propagación de los mismos puede aumentar con la profundidad del pozo debido a la acidificación local. El tiempo estimado desde el inicio hasta la perforación es conservadoramente de 8 a 12 años.

Grosor de la pared versus supervivencia a 5 años
Espesor de la pared (mm) Tiempo esperado de inicio de la picadura hasta la perforación después del inicio Probabilidad de supervivencia a 5 años 0,9 mm Sí (1000-3000 horas) 5-8 años 70-80 % (alguna probabilidad de)
1,2 mm Sí (1.000 a 3.000 horas) 7-12 años 85-95 % 1,65 mm (BWG 14) Retrasado, pero posible 10-15 años 95-99 %
2.0 mm Likely but delayed 12-18 years >99%
El espesor de pared mínimo requerido para lograr una probabilidad superior al 95 % de que no se produzcan perforaciones por picadura en 5 años es de 1,65 mm. Con 1,2 mm, existe una probabilidad del 5 al 15 % de que una picadura que se inicia tempranamente pueda propagarse a través de la pared en un plazo de 5 años.

CALENTADORES DE AGUA PARA TANQUE DE COMBUSTIBLE PARA JET Matriz de aplicación Condición de servicio Concentración de cloruro Temperatura Espesor de pared recomendado (Grado 2) Supervivencia esperada de 5 años
Good circulation, clean recovered water 100-200 ppm 65-70 °C 1.2 mm >95 %
Tanque de combustible para aviones típico (estancado, algunos depósitos) 150-250 ppm 75-80 grados 1,65 mm 95–99%
Marine environment (high chloride incursion) 200-400 ppm 80C 2.0 mm >95%
Poor maintenance (biofilms, sludge)200-300 ppm 80°C 2.0 mm + Grade 7 99%+ Any service with chlorides >500 ppm >500 ppm 80 grados No Grado 2; utilizar Grado 7 Grado 7 necesario
Sugerencias de uso práctico
En una situación de tanque de almacenamiento de combustible para aviones con 200 ppm de Cl- de agua recuperada a 80 grados, un tubo de titanio de grado 2 (BWG 14, espesor de pared mínimo de 1,65 mm) no se perforará en una vida útil de 5 años con un 95-99% de confianza. Las paredes más delgadas (1,2 mm) pueden sobrevivir, pero el riesgo es mayor. La baja concentración de cloruro conduce a tasas de crecimiento lentas de las picaduras (0,05-0,15 mm por año) e incluso si se forman picaduras, una pared de 1,65 mm deja un importante margen de seguridad. Para tanques en condiciones costeras o con niveles de cloruro superiores a 300 ppm, especifique una pared de 2,0 mm o actualice a Grado 7. Solicite un pulidor de superficie decapado al momento de la compra (elimina la contaminación de hierro que podría comenzar a formar picaduras). Realizar una inspección anual. Retire el calentador. Inspeccione visualmente si hay picaduras (aumento de 10x). Mida las picaduras con un medidor de profundidad. Para fosas de > 0,3 mm de profundidad, reemplace el calentador cada 5 años. Grado 2 proporciona un servicio confiable y rentable en aplicaciones de calentamiento de agua de tanques de combustible para aviones con una selección adecuada del espesor de pared e inspección periódica. Para instalaciones nuevas, especifique un espesor de pared de 2,0 mm o Grado 7 con pared de 1,65 mm, si desea una vida útil de 10 años sin inspección.