50 % kalio karbonato (K2CO3) 110 laipsnių temperatūroje ant titano paviršiaus susidaro apsauginis kalio titanato (K2TiO3) sluoksnis. Ištirpęs deguonis (DO) yra labai svarbus titanato susidarymui. Esant mažam DO (0,5 ppm), titanato sluoksnis yra plonas (0,1–0,5 µm) ir porėtas, todėl jis blogai apsaugo. Esant dideliam DO (5 ppm), sluoksnis yra storesnis (1–3 µm) ir tankesnis, todėl korozijos greitis sumažėja 5–10 kartų. Titanato sluoksnis susidaro vykstant reakcijai TiO₂ + K₂O → K2TiO3, kur K2O atsiranda dėl K2CO3 skilimo.

Ištirpusio deguonies įtakos titanato sluoksnio susidarymui mechanizmas

Kad titano paviršius būtų pasyvioje būsenoje, kur gali susidaryti TiO₂, reikalingas deguonis. Esant K₂CO₃, TiO₂ reaguoja ir susidaro K2TiO3. Trūkstant pakankamai deguonies, TiO₂ sluoksnis yra plonas ir sugedęs, o susidarantis K2TiO₃ sluoksnis taip pat yra sugedęs. Esant žemam DO, sluoksnyje yra įtrūkimų ir porų, kurios leidžia tęsti koroziją. Esant dideliam DO, sluoksnis auga tolygiai ir tampa apsauginiu. Korozijos greitis stabiliame režime priklauso nuo deguonies difuzijos per titanato sluoksnį.

Kiekybinės titanato sluoksnio charakteristikos kaip ištirpusio deguonies funkcija

Kontroliuojamas 50 % K₂CO₃ bandymas 110 laipsnių temperatūroje per 1000 valandų nustatė 2 laipsnio titaną. Esant 0 ppm DO (deaeruotas), titanato sluoksnio storis yra 0,05–0,1 µm, korozijos greitis – 0,15–0,30 mm per metus, o paviršius tamsus ir porėtas. Esant 0,5 ppm DO, storis 0,1–0,3 µm, korozijos greitis 0,08–0,15 mm per metus, o paviršius pilkas, vidutinio poringumo. Esant 2 ppm DO, storis 0,5–1,0 µm, korozijos greitis – 0,03–0,08 mm per metus, o paviršius šviesiai pilkas. Esant 5 ppm DO, storis yra 1,0–2,0 µm, korozijos greitis yra 0,01–0,03 mm per metus, o paviršius yra šviesus ir apsauginis. Esant 10 ppm DO, storis yra 2,0–3,0 µm, korozijos greitis yra 0,005–0,015 mm per metus, o paviršius yra šviesus ir stabilus.

Temperatūros įtaka ištirpusio deguonies poreikiui

Mažiausias DO, reikalingas stabiliam pasyvavimui, didėja didėjant temperatūrai. Esant 80 laipsnių kampui, minimalus DO stabiliam pasyvavimo sluoksniui (korozijos greitis<0.02 mm per year) is 1 ppm. At 100°C, the minimum is 2 ppm. At 110°C, the minimum is 3 ppm. At 120°C, the minimum is 4 ppm. At 130°C, the minimum is 5 ppm. The recommended DO for a safety margin is 2–3 times the minimum.

Kalio karbonato šildytuvų ištirpusio deguonies valdymo vadovas

Šioje lentelėje pateikiamos rekomendacijos dėl ištirpusio deguonies kiekio 50% K₂CO₃ esant 110 laipsnių 2 ir 7 klasės titano šildytuvams.

Inžinerija, skirta ne tik ištirpusio deguonies kontrolei

Titano klasė turi įtakos reikiamam DO. 7 laipsnio (paladžio -stabilizuotas) sudaro stabilų titanato sluoksnį esant žemesniam DO lygiui (1–2 ppm, esant 110 laipsnių) dėl paladžio -katalizuojamo deguonies redukcijos. 12 klasė siūlo tarpinį tobulinimą. Sienelės storis užtikrina atsparumą korozijai; 2,0 mm siena su 0,03 mm per metus korozija trunka 60 metų. K₂CO3 koncentracija turi įtakos pasyvumui; esant 40 % K₂CO3, reikalingas DO yra mažesnis. Chloridų buvimas K₂CO3 tirpale (iš priemaišų) padidina DO poreikį 1–2 ppm.

Informuotos specifikacijos sudarymas

Jei naudojate titano kaitinimo strypą 50 % K2CO₃ 110 laipsnių temperatūroje, ištirpusio deguonies kiekį palaikykite virš 5 ppm, įpurškiant orą arba įpurškiant deguonį. Įdiekite DO zondą, kurio signalas nustatytas 4 ppm, o blokavimas - 3 ppm. Esamose sistemose, kurių DO yra mažesnis nei 3 ppm, pridėkite purkštuvą arba padidinkite aeracijos greitį. Jei vėdinimas neįmanomas, atskieskite K₂CO3 iki 40% arba sumažinkite temperatūrą iki 100 laipsnių. Kontroliuodamas ištirpusio deguonies kiekį virš 5 ppm, inžinierius skatina stabilų, apsauginį kalio titanato sluoksnį ir sumažina koroziją.