Kaip titano apvalkalo šildytuvas, kuris kasdien valomas 10% fosforo rūgštimi 80 laipsnių temperatūroje, kaip skalavimo vandens kokybė (čiaupo ar dejonizuoto) įtakoja repasyvacijos kinetiką ir vėlesnį įdubimą?

Pramoninėse operacijose titano apvalkalo šildytuvai įdedami į kintamą korozijos ir plovimo sąlygas kasdieniniu valymo ciklu, naudojant 10% 80 laipsnių fosforo rūgštį. Skalavimo vandens kokybė tarp valymo ciklų yra labai svarbi titano paviršiaus repasyvacijos kinetikai. Dejonizuotas vanduo, kurio savitoji varža > 1 MΩ·cm, leidžia greitai pasisavinti ir per 10–30 min. suformuoti stabilią pasyvią plėvelę. Vanduo iš čiaupo, kuriame yra chloridų (dažniausiai 50–200 ppm) ir kitų jonų, sulėtina repasyvaciją, pailgina stabilaus sluoksnio susidarymo laiką iki 2–6 val., o paviršiuje palieka adsorbuotų chloridų, kurie vėliau veikia kaip duobių atsiradimo vietos. Pasirinkta skalavimo vandens kokybė tiesiogiai veikia šildytuvo duobių tankį ir tarnavimo laiką.

Skalavimo vandens įtakos repasyvacijos kinetikai mechanizmas

Po apdorojimo 10% fosforo rūgštimi titano paviršius yra aktyvios arba iš dalies pasyvios būklės. Rūgštis pašalinama skalaujant, tačiau ji taip pat nustato tirpalo, kuriame vyksta pakartotinis pasyvavimas, chemiją. Dejonizuotas vanduo sukuria švarią, žemo laidumo aplinką tolygiai pasyviajai titano plėvelei augti. Nėra priešiškų jonų ir gali susidaryti tankus stechiometrinis TiO2 sluoksnis. Chlorido jonai iš vandentiekio vandens adsorbuojami ant titano paviršiaus ir konkuruoja su deguonimi dėl adsorbcijos vietų. Be to, chloridai sustabdo pasyvios plėvelės susidarymą ir gali įstrigti po oksidu, kai jis susidaro, todėl atsiranda silpnų vietų, kurios pradės dygti, kai šildytuvas vėl bus pradėtas naudoti. Repasyvavimo laikas yra laikas, kurio reikia, kad korozijos srovės tankis po skalavimo nukristų žemiau 1 µA/cm2.

Skirtingos kokybės skalavimo vandens kiekybinis pakartotinio pasyvavimo laikas ir įdubimų dažnis

Kontroliuojamas 2 laipsnio titano kuponų bandymas, naudojant kasdien 1 valandą panardinant į 10% fosforo rūgštį 80 laipsnių temperatūroje, po to 15 minučių skalaujant ir panardinant į 3% NaCl 60 laipsnių kampu, kad būtų galima pakartoti eksploataciją, per 30 ciklų nustatyta tokia elgsena. Repasyvavimo laikas skalaujant dejonizuotu vandeniu, kurio savitoji varža 18 MΩ·cm, yra 10–30 minučių, pasyviosios plėvelės storis po 1 valandos – 3–5 nm, duobių tankis vėlesnio naudojimo metu – 0–5 duobutės/cm², o didžiausias duobės gylis po 500 valandų – 0–20 µm. Šis pasirodymas laikomas puikiu. Repasyvavimo laikas suminkštintame vandentiekio vandenyje (varža 10 000 Ω·cm, 20 ppm chlorido) pailgėja iki 30–90 min., plėvelės storis po 1 val. – 2–4 nm, duobių tankis 5–20 duobučių/cm2, duobės gylis – 20–80 μm, rodiklis geras. normalus vandentiekio vanduo, 2000 omų -cm savitoji varža, 100 ppm chlorido pakartotinio pasisyvavimo laikas 1-3 val. plėvelės storis po 1 val. 1-3 nm duobių tankis 20-80 duobių/cm2 duobės gylis 80-200 mm nuo vidutinio iki prasto. Kieto vandentiekio vandens repasyvavimo laikas yra 3–6 h, plėvelės storis 1–2 nm po 1 val., duobių tankis > 80 duobių/cm² ir duobės gylis > 200 µm, esant 500 Ω·cm varžai ir 200 ppm chlorido, o tai nepriimtina.

Skalavimo trukmės ir temperatūros įtaka repasyvavimo kokybei

Skalavimo efektyvumas priklauso nuo vandens kokybės ir skalavimo parametrų. 5 minučių skalavimas dejonizuotu vandeniu davė 80% pakartotinio pasyvumo, palyginti su 30 minučių skalavimu. 60 minučių skalavimas vandentiekio vandeniu su 100 ppm chlorido neprilygsta 10 minučių skalavimui dejonizuotu vandeniu pagal repasyvavimo kokybę. Kitas svarbus veiksnys yra skalavimo vandens temperatūra; šiltas skalavimo vanduo (40 laipsnių) pagerina pakartotinio pasyvavimo kinetiką 30–50%, palyginti su šaltu skalavimo vandeniu (20 laipsnių) tiek dejonizuotam, tiek iš čiaupo vandeniui. Tačiau šiltas vanduo iš čiaupo gali sukelti chloridų susikaupimą viso džiovinimo proceso metu, todėl rezultatas pablogėja. Kalbant apie visas vandens savybes, papildomas privalumas yra galutinis skalavimas dejonizuotu vandeniu po pagrindinio skalavimo.

Valymo fosforo rūgštimi ciklai - Skalavimo vandens kokybės pasirinkimo vadovas

Rekomendacijos dėl skalavimo vandens kokybės kasdieniams valymo ciklams su 10 % fosforo rūgštimi 80 laipsnių temperatūroje pateiktos toliau esančioje lentelėje, atsižvelgiant į norimą atsparumą duobėms ir tarnavimo laiką vėliau naudojant chlorido {2}.

Norimas įdubimų tankis (duobučių/cm2) po 500 valandų Maksimalus leistinas chlorido kiekis skalavimo vandenyje (ppm) Mažiausias rekomenduojamas skalavimo vandens atsparumas (Ω·cm) Rekomenduojama skalavimo trukmė (minutės) Reikalingas galutinis skalavimas<5 <10 >100,000 15 Taip (DI purškimas)
5 - 20 10 - 50 10,000 - 100,000 20 Rekomenduojama
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Titano klasė turi įtakos repasyvavimo kinetikai. 7 laipsnio (paladžio -stabilizuotas) repasyvuoja 2-3 kartus greičiau nei 2 laipsnio bet kokios kokybės skalavimo vandenyje, todėl sumažėja jautrumas chloridui. Sienelės storis suteikia galimybę įdubti. 2,0 mm siena su vidutinio sunkumo duobėmis nuo čiaupo skalavimo gali tarnauti 5–8 metus, tačiau 1,2 mm siena sugestų greičiau. Svarbi džiovinimo po skalavimo technika. Priverstinis džiovinimas karštu oru 60 laipsnių temperatūroje 10 minučių pašalina drėgmės likučius, išvengiant chlorido koncentracijos vietų. Jei dejonizuoto vandens kiekis ribojamas, ekonomiškas{17}}kompromisas yra dviejų etapų skalavimas (vanduo iš čiaupo, po to dejonizuotas vanduo).

Informuotos specifikacijos teikimas

Jei titano apvalkalo šildytuvas naudojamas kasdien su 10 % fosforo rūgštimi 80 laipsnių temperatūroje ir tada veikiamas aplinkoje, kurioje yra chlorido, naudokite dviejų -pakopų skalavimą. Pradinis skalavimas vandeniu iš čiaupo 1 minutę, po to paskutinis skalavimas dejonizuotu vandeniu, kurio varža 18 MΩ·cm, 10 minučių 40 laipsnių temperatūroje. Nurodykite, kad galutinio skalavimo vandenyje būtų mažiau nei 10 ppm chloridų. Jei esamose sistemose nėra dejonizuoto vandens, į skalavimo liniją įpilkite dejonizavimo kasetės arba prailginkite skalavimo laiką iki 60 minučių priverstiniu džiovinimu oru. Po skalavimo procedūros paleidimo metu buvo išmatuotas bandomasis kuponas, siekiant nustatyti pakartotinio pasyvavimo potencialą. Mažesnė nei -0,1 V vertė, palyginti su Ag/AgCl 3 % NaCl, rodo nebaigtą repasyvavimą ir reikalauja ilgesnio arba aukštesnės kokybės skalavimo. Inžinierius naudoja dejonizuotą skalbimo vandenį, o ne vandenį iš čiaupo, kad greitai atkurtų ir nebeliktų duobių.