Dėl marinuotų agurkų gamyklos atliekų neutralizavimo, kaitinant kaustinę soda (10 %) 95 laipsnių kampu, kodėl 7 klasės titano atsparumas kaustiniam įtrūkimui yra didesnis nei 2 laipsnio?

Raugintų agurkų gamykloje rūgštus marinavimo skystis (HCl ir organinės rūgštys) neutralizuojamas kaustine soda (10% NaOH) iki 95 laipsnių temperatūroje. Titanas paprastai yra atsparus šarminiams tirpalams, tačiau komerciškai grynas 2 laipsnis tampa jautrus kaustinės įtampos korozijos įtrūkimams (CSCC) virš 80 laipsnių. 7 laipsnio (Ti-0,15Pd) varža yra daug didesnė. Šiame straipsnyje aprašoma šarminio įtrūkimo mechanika ir paaiškinama, kodėl paladis yra geresnis.

Kaustinio krekingo procedūra
Titanas yra jautrus transgranuliniam įtempių korozijos įtrūkimui karštuose koncentruotuose šarminiuose tirpaluose. Mechanizmas pagrįstas tirpių titanatų formavimu plyšio viršūnėje esant tempimo įtempimui: TiO₂ + 2OH⁻ → TiO₃²⁻ + H₂O. Pasyvioji plėvelė chemiškai ištirpinama hidroksilo jonais ir įtrūkimas plinta slydimo plokštumose.

Kritinė 2 laipsnio CSCC temperatūra 10% NaOH yra apie 80–85 laipsniai. Žemesnėje temperatūroje įtrūkimų nevyksta. Tempimo įtempių vietose (suvirinimo siūlės, lenkimai, vamzdžių lakštų išsiplėtimai) susidaro įtrūkimai per 100–500 valandų esant aukštesnei nei 85 laipsnių temperatūrai. Pradėjus plisti, 0,1–1,0 mm per valandą.

7 klasė atspari CSCC, nes paladis padidina korozijos potencialą, sumažindamas titanato gamybos varomąją galią. Paladis taip pat naudingas sukuriant stabilesnę ir hidroksidui atsparesnę pasyviąją plėvelę.

1 CSCC testo palyginimas
U-lenktų bandinių (ASTM G30) įtempių korozijos įtrūkimų bandymas: 2 ir 7 laipsniai 10 % NaOH esant 95 laipsnių tempimui iki 300 MPa (apytikslė 2 laipsnio išeiga):

2 laipsnis: įtrūkimai pradeda atsirasti per 50–150 valandų. Mėginiai atskleidžia daugybę transgranulinių įtrūkimų. Visiškas lūžis įvyksta per 200–500 valandų.

7 klasė: po 1000 valandų nematyti įtrūkimų. Mėginiai išlieka plastiški ir jų paviršiuje nėra įtrūkimų.

2 laipsnio CSCC slenkstinis įtempis 95 laipsnių kampu yra apie 100{3}}150 MPa – gerokai mažesnis už liekamuosius įtempius suvirinimo siūlėse (150–250 MPa). 7 klasė turi nulinį slenkstį. Jis atsparus įtrūkimams net esant takumo ribai.

CSCC atsparumas ir temperatūra
Temperatūra ( laipsnis ) 2 laipsnis CSCC atsparumas 7 laipsnis CSCC atsparumas
80 laipsnių Neskilimo (atsparus) Atsparus Kristalizuojasi po 500-1000 valandų 85 laipsnių Atsparus 90 laipsnių įtrūkimams, 200-500 val.95 laipsnių Įtrūkimams po 50-150 valandų Atsparus Atsparus iki 120 laipsnių
100 laipsnių įtrūkimas po 20–50 valandų Mažas įtrūkimas po 1,000+ val.
Kaustinės neutralizacijos šildytuvų taikymo matrica
Eksploatacijos būklė NaOH koncentracijos temperatūraRekomenduojama klasė Numatomas tarnavimo laikas (1,65 mm siena)
Partijos neutralizavimas (pertraukiamas) 10 % 80 laipsnių 2 5-8 metų
Nuolatinis neutralizavimas 10 % 85 laipsnių Klasė 7 10 + metai
Nuolatinis neutralizavimas 10 % 95 laipsnių 7 10+ metų
Any service >90°C >10% >90 laipsnių 7 laipsnio reikia 10+ metų
Any service with residual stress from welding Any >85 laipsnių Gr 7 10+ metų
7 laipsnio titanas naudojamas 10 % kaustinės sodos 95 laipsnių temperatūros marinavimo pramonės atliekoms neutralizuoti šildymo reikmėms, nes jis yra geriau atsparus kaustiniam įtrūkimui. 2 laipsnis suges šioje temperatūroje per 50{15}}150 valandų, neatsižvelgiant į sienelės storį. 7 - 10+ metų klasės patikimas aptarnavimas Užsakydami pasirinkite 7 klasę su marinuotu paviršiumi ir sumažintu suvirinimo siūlių įtempimu. Esamas 2 laipsnio sistemas, veikiančias aukštesnėje nei 85 laipsnių temperatūroje, nedelsdami pakeiskite 7 laipsnio arba sumažinkite temperatūrą iki žemiau 80 laipsnių. Padidinus sienelės storį arba sumažinus įtampą, įtrūkimų nepavyks išvengti – 2 laipsnis vis tiek nepavyks. Didesnės išankstinės 7 klasės išlaidos (30–40 % didesnės nei 2 klasės) kompensuojamos pašalinus katastrofiškus įtrūkimų gedimus ir nenumatytas atliekų neutralizavimo sistemų prastovas.