Kai titano elektrinis kaitinimo elementas naudojamas mišriai rūgščiai panaudotam marinuotam tirpalui (8 % vandenilio chlorido + 2 % vandenilio fluorido rūgštis) šildyti iki 85 laipsnių, kodėl reikalingas 12 klasės titanas, nepaisant sienelės storio?

Esminis kompromisas- renkantis titano rūšį mišriam rūgštingumui marinuoti
Nerūdijančio plieno gamybos panaudotas marinavimo skystis susideda iš 8% druskos rūgšties (HCl) ir 2% vandenilio fluorido rūgšties (HF) 85 laipsnių temperatūroje. Šiame mišinyje HF atakuoja pasyviąją TiO 2 dangą ir sudaro tirpius titano fluoridus, o agresyvius chlorido jonus suteikia HCl, todėl 2 laipsnio titanas (komerciškai grynas) greitai korozuoja . 3-8 mm/metus 2 laipsnio korozijos greitis 8 % HCl 8 % HCl. 3-8 mėn. Molibdenas ir nikelis 12 klasės titane (Ti-0,3%Mo-0,8%Ni) stabilizuoja pasyvią plėvelę redukuojančios ir kompleksinės rūgšties sąlygomis. 12 laipsnio korozijos greitis tame pačiame tirpale yra 0,05–0,15 mm per metus, o tai yra 50–100 kartų mažesnis nei 2 laipsnio. Šis tyrimas parodo, kad nėra jokio įmanomo 2 laipsnio sienelės storio su priimtinu tarnavimo laiku ir 12 laipsnio poreikis, nepaisant sienos storio.

HF atakos mechanizmas: poveikis mechaniniam vientisumui
HF is one of the few acids that assaults titanium aggressively because fluoride ions complex titanium ions, inhibiting the creation of a stable passive coating. The reaction is Ti + 6HF -->TiF_6 ^2- + 2H^+ + 2H_2 . Ši reakcija yra ne difuzija-, o cheminė reakcija, o korozijos greitis priklauso ne nuo pasyvios plėvelės, o tik nuo atviro metalo paviršiaus. ASTM G31 panardinimo bandymai rodo, kad 2 laipsnio titano korozijos greitis yra 8 % HCl + 2 % HF esant 85 laipsnių 5 mm per metus (tipiškas). Taikoma tiesinė kinetika. d=k * t. Per 5 metus reikalingas sienelės storis būtų 25 mm,{18}}to negalima padaryti gaminant šildytuvo vamzdžius.

12 klasės titane yra 0,3% molibdeno ir 0,8% nikelio. Molibdenas padidina pasyviosios plėvelės atsparumą redukuojančiose rūgštyse, gamindamas molibdeno oksidus (MoO 2 , MoO 3 ), kurie nėra jautrūs fluoro kompleksų susidarymui. Nikelis pagerina katodinę vandenilio rekombinaciją, kuri sumažina vandenilio absorbciją ir apsaugo nuo hidrido trapumo. Tos pačios mišrios rūgšties 12 laipsnio korozijos greitis yra 0,10 mm per metus. 5 metų eksploatavimo laikotarpiu būtinas ir visiškai pasiekiamas 1,0 mm sienelės storis (0,5 mm atsparumas korozijai + 0.5 mm konstrukcinis).

Poveikis šiluminėms savybėms: vienodas visose klasėse
2 laipsnio ir 12 laipsnio šilumos laidumas yra panašus (2 laipsnis: 17 W/m·K; 12 laipsnis: 14,5 W/m·K esant 85 laipsnių kampui). Mažesnis 15 % 12 laipsnio laidumas padidina laidžios temperatūros nuostolius maždaug 0,3 laipsnio 1,5 mm sienai, o tai yra nereikšminga. Taigi perkėlus į 12 klasę šiluminės baudos nėra.

Sandoris-: būtina 12 klasė
Laipsnio korozijos laipsnis (8 % HCl + 2 % HF, 85 laipsniai ) Reikalinga sienelė 5 metų eksploatavimo trukmei Gamybos galimybė Rekomenduojama?
2 laipsnis (Ti-CP) 5,0 mm/metai 25 mm Neįmanoma Ne
2 laipsnis (Ti-CP) su saugos koeficientu 3x5,0 mm per metus 75 mm Neįmanoma
7 klasė (Ti-0,15% Pd) 2,0 mm per metus 10 mm Neįmanoma (negalima sulenkti 10 mm sienos) Ne
12 klasė (Ti-0,3Mo-0,8Ni) 0,10 mm per metus 1,0 - 1,2 mm Taip Taip
12 klasė (storesnis už paraštę) 0,10 mm per metus 1,5 mm Taip Taip (rekomenduojama)
Netgi geras 7 laipsnio (Ti-Pd) derinys, kurio sudėtyje yra HF-, korozuojasi 2,0 mm greičiu per metus, nes paladis neatsparus fluoro komplekso susidarymui. Tik molibdeno -guolio lydiniai (12 ar aukštesnės klasės) užtikrina pakankamą atsparumą.

Po-suvirinimo ir paviršiaus būklės inžinerija daugiau nei aukščiausios klasės
Kad būtų pasiektas vardinis 12 laipsnio atsparumas korozijai kombinuotoje HCl-HF rūgštyje, paviršius turi būti neužterštas geležimi ir turėti karščio atspalvį. Oksiduotą dangą galima pašalinti ir atsparumą korozijai atkurti po-suvirinimo marinavimu 10 % HNO₃ + 2 % HF tirpale (tas pats rūgšties mišinys) 5–10 min. 12 klasėje reikia skirti daugiau dėmesio suvirinimo zonoms, nes karščio paveiktoje zonoje (HAZ) dėl segregacijos gali būti šiek tiek sumažėjęs molibdeno kiekis. HAZ atkuriamas iki visiško atsparumo korozijai, o mikrostruktūra homogenizuojama po-suvirinimo atkaitinimo 650 laipsnių kampu 1 valandą. Be atkaitinimo HAZ gali rūdyti 2–3 kartus greičiau nei netauriųjų metalų, todėl lieka 1,5 mm siena, kurios efektyvus tarnavimo laikas yra 3–4 metai, o ne 15+.

Išvada: reikalingas sienos storis 12 klasei
Jei kaitinate sumaišytą rūgštų panaudotą marinuotą skystį (8 % HCl + 2 % HF) 85 laipsnių temperatūroje su titano elektriniu kaitinimo elementu, turite naudoti 12 klasės titaną, nesvarbu, kokio storio sienelės turite. Tiek 2, tiek 7 laipsnio korozija bus 2–8 mm per metus, todėl bet koks praktinis sienelės storis (iki 5 mm) nebus tinkamas naudoti kelerius metus. 12 laipsnio, 0,3% molibdeno ir 0,8% nikelio korozijos greitis yra 0,05–0,15 mm per metus, todėl normali 1,2–1,5 mm sienelė tarnaus 8–15 metų. Rekomenduojama specifikacija skirta besiūliams 12 klasės titano vamzdžiams, kurių sienelių storis 1,5 mm, ir visų suvirintų jungčių ėsdymui po suvirinimo ir atkaitinimo po suvirinimo. Pateikite gamintojui konkrečias HF ir HCl koncentracijas, kad patikrintumėte korozijos greitį. Kai pasirenkama tinkama klasė (12 klasė), sienelės storis yra antrinis kintamasis. HF-turinčios rūgštys niekada neturėtų būti įtrauktos į 2 laipsnio sąrašą, kad ir kokia stora sienelė atrodytų.