Titano kaitinimo strypas, naudojamas 90 % skruzdžių rūgšties pašildymui 100 laipsnių kampu, kaip vandens kiekis (5 %, palyginti su . 10 %) pakeičia korozijos mechanizmą nuo vienodo poveikio prie įdubimų?

90% skruzdžių rūgštis (HCOOH) 100 laipsnių temperatūroje yra redukuojanti aplinka, kuri šiek tiek pasyvina titaną. Korozijos elgesį stipriai veikia rūgštyje esantis vandens kiekis. Esant 5 % vandens (95 % skruzdžių rūgšties) tirpalas labai redukuoja, o titanas patiria vienodą koroziją 0,1–0,3 mm per metus greičiu. Vandens įpylimo (10 % vandens 90 % skruzdžių rūgšties) įtaka tirpalo chemijai buvo paaiškinta remiantis padidėjusia hidronio jonų koncentracija (H3O+) ir pasyviosios plėvelės stabilumo pasikeitimu. Įdubimas yra pagrindinis mechanizmas, kurio duobės plitimo greitis yra 0,5–1,2 mm per metus, 5 kartus greičiau nei vienodas ataka. Nuo 7 iki 9 % vandens kiekio pokytis yra gana dramatiškas.

Vandens sukeltas perėjimo į taškinę koroziją mechanizmas

Pasyvioji titano plėvelė skruzdžių rūgštyje buvo stabilizuota adsorbuojant formiato jonus (HCOO-). Vanduo konkuruoja su formatu dėl adsorbcijos vietų paviršiuje. Esant 5 % vandens, vyraujantis efektas yra formiato adsorbcija ir plėvelė tolygiai skaidosi. Vandens adsorbcija padidėja, kad plėvelė vietiškai suyra prie defektų, tokių kaip grūdelių ribos arba tarpmetalinės dalelės, esant 10% vandens. Kai tik prasideda duobė, duobėje susikaupia didelis formiato jonų, veikiančių kaip koncentruoti chloridai, agresyvumas, pagreitindamas plitimą. Perėjimas įvyksta, kai kritinis vandens padengimas yra apie 30%.

Kiekybinis korozijos greitis ir mechanizmo priklausomybė nuo vandens kiekio

Vandens kiekio įtaka buvo nustatyta kontroliuojamu 2 laipsnio titano tyrimu skruzdžių rūgšties/vandens deriniuose 100 laipsnių temperatūroje 500 valandų. Esant 2% vandens (98% skruzdžių rūgšties), vienodas korozijos greitis yra 0,20–0,40 mm per metus, be duobių ir tolygiai subraižyto paviršiaus. Vienodas greitis sumažėja iki 0.10 - 0.25 mm per metus, kai yra 5 % vandens (95 % skruzdžių rūgšties), o pereinamojoje zonoje retkarčiais susidaro negilios iki 20 µm gylio duobės. Vienodas greitis 0,08-0,15 mm/metus esant 8 % vandens (92 % skruzdžių rūgštis), duobėjimas prasideda po 200-400 val., duobės gylis 0,1-0,3 mm prie 500 val. Esant 10 % vandens (90 % skruzdžių rūgšties), tolygus greitis krenta toliau iki 0,05–0,10 mm per metus, tačiau greitas duobių susidarymas prasideda per 50–150 val., kai duobės gylis yra 0,3–0,8 mm po 500 valandų, todėl duobės yra pagrindinis gedimo mechanizmas. Vienodas greitis yra 0,03–0,08 mm per metus, kai yra 15 % vandens (85 % skruzdžių rūgšties), tačiau po 20–80 valandų atsiranda didelių duobių, kai po 500 valandų duobės gylis yra 0,5–1,2 mm.

Temperatūros ir skruzdžių rūgšties koncentracijos įtaka pereinamojo laikotarpio vandens kiekiui

Pokytis nuo vienodos korozijos iki duobėjimo priklauso nuo vandens kiekio kaip temperatūros funkcijos. Įprasta vienoda korozija, kurios greitis yra 0,05–0,10 mm per metus 80 laipsnių temperatūroje 95% skruzdžių rūgštyje (5% vandens). Vienodas korozijos greitis 100 laipsnių temperatūroje 95% skruzdžių rūgštyje yra 0,10–0,25 mm per metus. Mišri korozija stebima duobės plitimo pavidalu 0,15–0,30 mm per metus 100 laipsnių temperatūroje su 92% skruzdžių rūgštimi (8% vandens). 80 laipsnių temperatūroje 90% skruzdžių rūgšties (10% vandens) sukelia 0,20–0,50 mm per metus duobių susidarymą . 90% skruzdžių rūgšties esant 100 laipsnių temperatūrai, taškinei korozijai susidaro 0,50–1,20 mm per metus. Įdubimo greitis 100 laipsnių temperatūroje su 85% skruzdžių rūgštimi (15% vandens) yra nuo 1,00 iki 2,00 mm per metus. Kritinis vandens kiekis pereinant prie duobių mažėja didėjant temperatūrai.

Skruzdžių rūgšties šildytuvų vandens kiekio kontrolės vadovas

Toliau pateiktoje lentelėje pateiktos rekomendacijos dėl didžiausio leistino vandens kiekio skruzdžių rūgštyje 2 ir 7 klasės titano šildytuvuose esant 100 laipsnių, atsižvelgiant į numatomą tarnavimo laiką ir priimtiną korozijos mechanizmą.

Pageidaujamas eksploatavimo laikas (metai) Eksploatavimo temperatūra (ºC) Didžiausia leistina vandens (%) 2 klasės maksimaliai leistina vandens (%) 7 klasės dominuojančiame mechanizme5 80<8 <12 Uniform >3 100 <6 <10 Uniform 2–3 100 6–7 10–12 Mixed (acceptable) 1–2 100 7–8 12–14 Pitting (marginal for Grade 7)
<1 100 >8 >14 įdubimas (sunkus)
Inžinerija virš vandens kiekio kontrolė

Pereinamojo vandens kiekis yra labai jautrus titano klasei. 7 laipsnis (stabilizuotas paladžiu) perkelia tolygų perėjimą prie duobių iki 10–12 % vandens, todėl galima saugiai veikti esant 90 % skruzdžių rūgšties (10 % vandens). 12 klasė yra tarpinis patobulinimas. Sienelės storis neapsaugo nuo duobių susidarymo, bet užtikrina koroziją. 2,0 mm siena su duobėmis 0,5 mm per metus išliks 4 metus. Svarbus skruzdžių rūgšties grynumas; teršalai, tokie kaip chloridai, mažesni nei 10 ppm arba sulfatai, mažesni nei 50 ppm, sumažina pereinamojo vandens kiekį 2–3 %. Ištirpęs deguonis (aeracija) sukelia homogeninę koroziją, o ne duobutes, o deaeracija pereina prie mažesnio vandens kiekio.

Informuota specifikacija

Naudokite 7 klasės titaną titano kaitinimo lazdelei 90% skruzdžių rūgštyje (10% vandens) 100 laipsnių temperatūroje, kad veiktų vienodais arba mišriais režimais. 2 laipsnis sumažina vandens kiekį iki mažiau nei 7 % distiliuojant arba naudojant bevandenę skruzdžių rūgštį. Dabartiniams 2 laipsnio šildytuvams 90 % skruzdžių rūgštyje pridėkite 1–2 % skruzdžių anhidrido arba acto rūgšties anhidrido, kad chemiškai surištumėte vandenį ir išlaikytumėte laisvo vandens kiekį iki 6%. Kas savaitę eksploatacijos metu stebėkite vandens kiekį Karlo Fišerio titravimu; Įpilkite džiovinimo priemonės arba praskieskite bevandene rūgštimi, jei vanduo pasiekia 7% 2 laipsnio arba 10% 7 laipsnio. Palaikydamas vandens kiekį žemiau kritinio pereinamojo lygio, inžinierius pakeičia korozijos mechanizmą nuo greito įdubimo į tolygų poveikį, taip prailgindamas šildytuvo tarnavimo laiką karštoje skruzdžių rūgštyje.