Kaip titano kaitinimo strypas 50 % fosforo rūgštyje 100 laipsnių kampu pakeičia 500 ppm fluoro kritinę duobėjimo temperatūrą ir laiką iki 1,5 mm sienos perforacijos?
Palik žinutę
Titanas 50% fosforo rūgštyje 100 laipsnių temperatūroje yra gana pasyvus, korozijos greitis mažesnis nei 0,05 mm per metus, o kritinė duobių temperatūra (CPT) yra apie 85 laipsniai. Pridėjus 500 ppm fluorido (kaip HF arba NaF), CPT iš esmės sumažėja iki 50 laipsnių, o tai reiškia, kad esant 100 laipsnių darbinei temperatūrai pastovus duobėjimas prasideda per 100-300 valandų. Tokiomis sąlygomis laikas iki 1,5 mm sienelės perforacijos yra 500–1500 val., palyginti su > 10 000 val. laisvoje fluoro rūgštyje. Fluoro jonai sąveikauja su titano jonais ir slopina repasyvavimą, todėl pagreitina duobių susidarymą.
Fluoro sukeltos CPT depresijos mechanizmas
Pasyvi plėvelė ant titano yra stabili iki 85 laipsnių grynoje fosforo rūgštyje. Titanas reaguoja su fluoro jonais, sudarydamas tirpius heksafluorotitanato kompleksus: TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O. Procesas pašalina pasyviąją plėvelę tokiu greičiu, kuris eksponentiškai didėja didėjant temperatūrai. 100 laipsnių kampu komplekso susidarymo greitis yra pakankamas, kad susidarytų vietinis plėvelės plyšimas esant paviršiaus trūkumams. Kai duobė prasideda, didelė fluoro koncentracija duobėje palaiko agresyvią aplinką ir duobė greitai plinta.
CPT ir perforacijos laiko priklausomybė nuo fluoro koncentracijos: kiekybinė
50% H3PO4 at 100 °C with different amounts of fluoride has been developed for Grade 2 titanium by controlled testing. At 0 ppm F- the CPT is 85-90°C, no pitting is found at 100°C and the time to perforation of 1.5 mm is >10 000 valandų. Esant 50 ppm F⁻ CPT nuleidžiamas iki 75-80 laipsnių, duobės pradeda formuotis po 1000-2000h, o perforacija atsiranda po 5000-8000h. CPT yra 65–70 laipsnių, esant 100 ppm F-, duobėjimas prasideda po 500–1 000 valandų, perforacija – po 2 000–4 000 valandų. CPT esant 250 ppm F- yra 55–60 laipsnių, duobės atsiranda per 200–500 valandų, o perforacija – per 1 000–2 000 valandų. Esant 500 ppm F-CPT yra 45–50 °C, duobių atsiradimas yra 100–300 valandų, o perforacija – 500–1500 valandų.
Fosforo rūgšties šildytuvų fluoro tolerancijos vadovas
Žemiau esančioje lentelėje pateiktos didžiausios leistinos fluoro koncentracijos 2 ir 7 laipsnio titano šildytuvuose 50 % H3PO4 esant 100 laipsnių, esant reikiamam eksploatavimo laikui.
Required Service Life (years) Max F⁻ for Grade 2 (ppm) Max F⁻ for Grade 7 (ppm)Average time of perforation (1.5 mm wall)Recommended Action >5 < 50 < 200 > 5 metai3-5 50-100 200-300 2-5 metai Kas ketvirtis stebėjimas 1-3 100-250 300-400 1-3 metai Naudojimas 7 laipsnis<1 250-500 400-600 6-12 monthsReduced temperature
Nepriimtina 500 600 < 6 mėnesiai Atsisakykite fluoro
Inžinerija be fluoro kontrolės
7 laipsnio titanas (stabilizuotas paladžiu) CPT yra 15-20 laipsnių didesnis nei 2 laipsnio esant bet kokiai fluoro koncentracijai, todėl galima saugiai veikti 100 laipsnių temperatūroje iki 200 ppm F⁻. Sienelės storis leidžia perforuoti . 2.5mm siena su 500 ppm F suteikia perforacijos laiką nuo 800 iki 2500 valandų . 1.5mm suteikia nuo 500 iki 1500 valandų. Pridėjus aliuminio jonų (100–200 ppm), susidaro laisvo fluoro kompleksai, todėl jis tampa 50–70 % mažiau agresyvus. Leistinas fluoro kiekis padidėja 3-5 kartus, kai temperatūra sumažinama nuo 100C iki 80C.
Informuotos specifikacijos kūrimas
7 klasės titanas, skirtas naudoti 50% fosforo rūgštyje 100 laipsnių temperatūroje su 500 ppm fluoro. Numatomas tarnavimo laikas nuo 500 iki 1500 valandų (0,5-2 metai), kai sienelė yra 1,5 mm. Norėdami pailginti tarnavimo laiką, nusodinkite fluoridą aliuminio hidroksidu arba sumažinkite temperatūrą iki 80 laipsnių arba padidinkite sienelės storį iki 3,0 mm. Eksploatacijos metu kas mėnesį patikrinkite, ar šildytuvas nėra įdubęs, naudodami ultragarsinį storio kartografavimą. 7 klasėje inžinierius apsaugo nuo greito duobių susidarymo karštoje fosforo rūgštyje, reguliuodamas fluoro koncentraciją iki mažesnės nei 200 ppm.
