Kodėl titano panardinamajame šildytuve, naudojamame 35 % metanolio/vandens mišinio pašildymui iki 65 laipsnių, 0,5 % natrio hidroksido įpylimas pakeičia korozijos mechanizmą nuo vienodo skiedimo prie įdubimų?

2 laipsnio titanas tolygiai plonėja 0,02–0,05 mm per metus 35 % metanolio ir vandens derinyje 65 laipsnių temperatūroje. PH padidinamas iki 10–11, pridedant 0,5 % natrio hidroksido (NaOH). Esant tokiam aukštam pH, pasyvioji titano plėvelė metanolyje yra mažiau stabili, nes susidaro tirpūs titanatai. Korozijos mechanizmas keičiasi iš vienodo į vietinį įdubimą. Duobės gylis 0,2–0,8 mm/metus, 10–20 kartų greitesnis nei vienodo retinimo. Šis pokytis siejamas su aukštu pH, kuris skatina TiO 2 tirpimą ir susidaro titano jonai (TiO 3 2-), esant metanoliui.

Pokyčio iš vienodos į taškinę koroziją mechanizmas, kurį sukelia pH

Pasyvioji titano plėvelė yra stabili metanolio ir vandens mišiniuose esant neutraliam pH (6–7). Plėvelė palaipsniui ir tolygiai ištirpsta. Esant aukštam pH (10–11) hidroksilo jonai reaguoja su TiO2: TiO2 + 2OH− → TiO3 2− + H2O Titanato jonai tirpsta metanolio/vandens mišiniuose, dėl to plonėja plėvelė. Tačiau puolimas nėra vienodas dėl pasyviosios plėvelės suirimo silpnose vietose, tokiose kaip grūdelių ribos ar intermetalinės dalelės. Kai duobė prasideda, duobėje palaikomas aukštas pH ir duobė greitai auga.

Kiekybinis korozijos greitis ir mechanizmas, palyginti su NaOH koncentracija

Kontroliuojamas 2 laipsnio titano bandymas per 500 valandų 65 laipsnių temperatūroje 35 % metanolio/vandens su skirtingomis NaOH koncentracijomis parodė šiuos dalykus. Esant 0 % NaOH (pH 6–7) korozijos greitis yra 0,02–0,05 mm/metus, mechanizmas vienodas ir duobių tankis 0 duobučių/cm 2 . Prie 0,1 % NaOH (pH 9) greitis yra 0,03–0,06 mm/metus, mechanizmas maišomas, o duobių tankis yra. 1–5/cm2. Greitis yra 0,05–0,12 mm/metus esant 0,3 % NaOH (pH 10), mechanizmas maišomas, o duobių tankis yra 5–20 duobučių/cm2. Kritinė riba nustatyta ties 0,5 % NaOH (pH 11), kai greitis yra 0,10–0,25 mm per metus, duobėjimo mechanizmas ir duobių tankis 20–80 duobučių/cm². 1,0 % NaOH (pH 12) greitis yra nuo 0,20 iki 0,50 mm/metus, mechanizmas yra stiprus įdubimas, o duobių tankis yra nuo 50 iki 150 duobučių/cm².

Metanolio koncentracijos įtaka pH pokyčiui

Perėjimas nuo vienodo į duobėtą buvo stebimas esant įvairioms pH vertėms, priklausomai nuo metanolio kiekio. Gryname vandenyje (0% metanolis) su 0,5% NaOH (pH 11) mechanizmas yra vienodas, korozijos greitis yra 0,08-0,15 mm per metus be duobių. 20% metanolyje su 0,5% NaOH mechanizmas sujungiamas ir duobių tankis yra 5-15 duobučių/cm2. Mechanizmas yra įdubimas 35% metanolyje su 0,5% NaOH, o tankis yra 20-80 duobučių/cm2. 50% metanolyje su 0,5% NaOH mechanizmas yra įdubimas, kurio tankis yra 30-100 duobučių/cm². Mechanizmas yra stiprus įdubimas, kai daugiau nei 50 duobučių/cm² 70 % metanolio ir 0,5 % NaOH. Didesnis metanolio kiekis padidina duobių susidarymą esant tam tikram pH.

Metanolio/vandens šildytuvai pH kontrolė

Žemiau esančioje lentelėje pateikiamos gairės dėl maksimalaus pH, kad būtų išlaikyta pastovi korozija 2 ir 7 klasės titano šildytuvams 35 % metanolio/vandens 65 laipsnių temperatūroje.

Pageidaujamas mechanizmas Maksimalus 2 laipsnio pH Maksimalus 7 laipsnio pH Rekomenduojamas NaOH koncentracija (%) Numatomas korozijos greitis (mm/metus)
Uniforma<8 <9 <0.05 <0.05
Uniforma (priimtina) 8 - 9 9 - 10 0.05 - 0.1 0.03 - 0.06
Mišrus (ribinis) 9–10 10–11 0.1–0.3 0.05–0,12
Avoid pitting >10 >11 >0.3 >0.12
Inžinerija Pražengęs pH

Titano klasė veikia pereinamąjį pH. 7 laipsnis (stabilizuotas paladis -) perkelia tolygų perėjimą prie duobių iki pH 10–11, leidžiantį saugiai veikti esant 0,5 % NaOH (pH 11) 35 % metanolyje. Yra šiek tiek patobulinimų 12 klasėje. Sienelės storis leidžia prasiskverbti į duobę. 2,0 mm siena su 0,2 mm duobėmis per metus tarnaus 10 metų. Į metanolio/vandens mišinį įpilant vandens, sumažėja duobių atsiradimo rizika; esant 50 % vandens (50 % metanolio) pereinamasis pH yra 10,5. Chloridų buvimas tirpale sumažina pereinamąjį pH 1-2 vienetais.

Informacija apie specifikaciją

Titano panardinamasis šildytuvas 35 % metanolio/vandens 65 laipsnių temperatūroje, nepridėkite daugiau nei 0,1 % NaOH 2 laipsnio atveju arba daugiau nei 0,3 % 7 laipsnio atveju. Jei dėl proceso priežasčių pH yra šarminis, naudokite 7 laipsnio titaną ir laikykite pH žemesnį nei 11. Esami šildytuvai, veikiami NaOH, turi būti 5 % veikiami 0. Jei aptinkama duobių, pakeiskite šildytuvą ir sumažinkite pH. Eksploatacijos metu kas savaitę patikrinkite pH ir, jei pH > 9 (2 laipsnis) arba > 10 (7 laipsnis), naudokite acto rūgštį, kad sumažintumėte pH. Inžinierius kontroliuoja pH žemiau pagrindinio pereinamojo lygio, kad metanolio ir vandens mišinyje nuo vienodo skiedimo iki greito duobių susidarymo nekiltų.