Při výrobě spandexu obsahují procesní proudy polární rozpouštědla jako DMAC nebo DMF, nezreagované isokyanáty a aminové prodlužovače řetězce. Polymerizační sekce běží při teplotách nad 200 stupňů. Navazující jednotky procházejí opakovanými cykly ohřevu a chlazení a občasným čištěním párou. V takovém prostředí je častou příčinou selhání nerezové oceli 316L a některých slitin niklu lokalizovaná koroze-, štěrbinové napadení a korozní praskání pod napětím{5}.
Titanové potrubní tvarovky se staly standardní volbou v celém odvětví, ne jako exotický upgrade, ale jako osvědčené řešení opakujících se problémů se spolehlivostí. Následující text popisuje, kde a proč jsou titanové komponenty nejčastěji specifikovány, na základě skutečných zkušeností závodu.
Polymerační reaktory
Vnitřní spoje reaktoru – plnicí trysky, manžety jímek a příruby recirkulačního potrubí – jsou v přímém kontaktu s horkými směsmi isokyanátů a polárními rozpouštědly. Kombinace vysoké teploty a přítomnosti chloridů z určitých katalytických systémů dělá ze štěrbinové koroze skutečný problém, zejména pod těsněními a závitovými spoji. Běžně se používá titan třídy 2 a 7 (třída 7 s přidaným palladiem, pro lepší odolnost při redukujících kyselinách). Záznamy v terénu ukazují, že titanové teploměrné jímky obvykle přežijí nerezové alternativy faktorem tři až pět, přičemž po několika letech provozu nedochází k žádné měřitelné ztrátě stěny.
Zařízení pro výměnu tepla
Trubkové a deskové výměníky tepla zvládají ohřev i chlazení – chlazení taveniny polymeru, předehřívání rozpouštědla a servis kondenzátoru pro regenerovaný DMAC. Strana trubky často vidí solanku nebo chladicí vodu, zatímco strana pláště nese horké polymerní roztoky nebo proudy par. Titanové trubky a trubkovnice odstraňují riziko korozního praskání způsobeného chloridy, které často nutí trubky ucpávat jednotky 316L nebo 904L. Kromě toho se titanové povrchy zanášejí pomaleji, takže celkové koeficienty prostupu tepla zůstávají v průběhu času stabilnější a mechanické čištění je potřeba méně často.
Procesní přenosové potrubí
Roztok polymeru se pohybuje z reaktoru do odplyňovací nádoby a poté do zvlákňovací oblasti. To znamená dlouhé potrubí s koleny, T-kusy a přírubovými spoji. Čáry vidí vysoký tlak a silný polymer přilne k jakémukoli hrubému vnitřnímu povrchu. Hladký vývrt snižuje nánosy, takže pokles tlaku se zvyšuje pomaleji a proplachování rozpouštědlem je potřeba méně často. Na ohybech a reduktorech částice abrazivního gelu rozleptávají měkčí kovy, ale titan lépe drží, takže ty tvarovky mají delší životnost.
Filtrační smykové potrubí
Než polymerní zvlákňovací roztok vstoupí do zvlákňovacího bloku, prochází několika filtračními stupni – předfiltry, pouzdra patron a někdy slinuté kovové prvky. Rozdělovače a rychlospojky kolem těles filtrů zaznamenávají tlakové skoky při každém zpětném proplachování systému. Gely jsou také abrazivní. Kované titanové fitinky udržují těsnicí plochy neporušené po stovkách cyklů připojení-odpojení. Nedráždí se, takže závity zůstávají čisté – to se nedá říci o měkčích nerezových třídách. A titan neuvolňuje žádné kovové ionty do proudu polymeru, takže filtrát zůstává bez kontaminantů, které by mohly ovlivnit barvu nebo stabilitu příze.
Součásti rotující sady
Uvnitř spřádacího bloku jsou desky rozdělovače proudu a těsnicí kroužky malé, ale funkčně kritické součásti. Roztok polymeru je v této fázi vysoce viskózní a obsahuje jemné gely, které mají tendenci ulpívat na drsných površích, což způsobuje kolísání tlaku a následné lámání vlákna. Povrchová úprava titanu může být opracována na velmi nízkou drsnost a jeho nekatalytická povaha znamená, že nespouští žádné vedlejší reakce, které by mohly změnit barvu polymeru. Údaje závodu naznačují, že zvlákňovací sady vybavené titanovými vnitřky vykazují konzistentnější hodnoty tlaku během 30denní kampaně ve srovnání s alternativami z nerezové oceli s povlakem, kde opotřebení povlaku často vede k posunu výkonu po dvou týdnech.
Pomocné přípojky akumulační nádrže
Meziskladovací nádrže pro rozpouštědlo, monomerní směsi a hotový roztok polymeru jsou vybaveny hladinoměry, spodními výstupními tryskami a přetlakovými kohouty. I malá koroze v těchto pomocných vedeních může zanést kovové ionty, které ovlivňují tepelnou stabilitu skladovaného materiálu. Titanové tvarovky na těchto spojích s malým průměrem poskytují přídavek na korozi, který zůstává spolehlivý při skladování za okolních i zvýšených teplot. Materiál také odolává rozdílným dilatačním napětím, ke kterým dochází během procesů vypouštění páry z nádrže, aniž by se ve svarových spojích vytvořily trhliny.
Regenerační a recyklační smyčky
Sekce regenerace a destilace zpracovává zbytky, které mohou být kyselé (pH 4-7) a obsahují katalyzátory a vodu. K regeneraci se využívá i pára. Titan snáší tyto proměnlivé podmínky bez ztráty tloušťky. Roční kontroly tloušťky stěny titanového potrubí neukazují téměř žádné snížení, zatímco potrubí 317L ve stejné službě často potřebují výměnu za méně než dva roky.
Celkově je titan v těchto službách specifikován, protože jednoduše vydrží déle a způsobuje méně neplánovaných zastávek. Mnoho závodů, které přešly na titanové tvarovky, hlásí delší kampaně a méně oprav. S rostoucí rychlostí výroby a náročnějšími procesními podmínkami se použití titanu pravděpodobně rozšíří i do jiných částí závodu, zejména tam, kde nové třídy elastomerů vyžadují vyšší teploty nebo agresivnější rozpouštědla.
