Ako pre titánovú tepelnú tyč používanú na zohriatie 90 % kyseliny mravčej na 100 stupňov posunie obsah vody (5 % vs

Titánové ohrievače pracujú v trochu pasívnom režime v 90% kyseline mravčej pri 100 stupňoch. Pre obsah vody v kyseline má zásadný význam spôsob odbúravania látky. Pri 5 % vody (95 % kyseliny mravčej) sa pasívny film rovnomerne rozpúšťa, čo vedie k predvídateľnému riedeniu pri 0,10 – 0,25 mm každý rok. Pri 10 % vody (90 % kyseliny mravčej) sa chemizmus povrchu mení prítomnosťou dodatočnej vody, čo umožňuje lokalizovaný rozpad filmu a iniciáciu stabilného bodkovania rýchlosťou 0,5–1,2 mm za rok. Prechod z rovnomerného napadnutia na pitting je ostrý, medzi 7 a 9 % vody, a dramaticky mení režim zlyhania a projekciu zostávajúcej životnosti ohrievača.

Mechanizmus vodnej{0}}indukovanej transformácie z rovnomernej na bodovú koróziu

Pasívny povlak na titáne v kyseline mravčej je udržiavaný adsorpciou mravčanových iónov (HCOO-). Molekuly vody súťažia s mravčanom o umiestnenie na povrchu. Pri 5 % vody je dominantná adsorpcia mravčanu a film degraduje homogénnym spôsobom. Pri 10% obsahu vody viac adsorpcie vody nahrádza mravčan a vytvára lokálne trhliny v pasívnej vrstve. Chloridová-agresivita vysoko-koncentračných iónov mravčanu preto podporuje iniciáciu jamiek na týchto chybných miestach. Keď sa jamka vytvorí, kyslé prostredie s vysokým{10}}formátom vo vnútri jamy podporuje šírenie prepnutím primárneho mechanizmu z rovnomerného riedenia na rýchle lokalizované prenikanie.

Kvantitatívne korózne správanie pri 5 % vs. . 10 % vody

Kontrolovaný úbytok hmotnosti a merania hĺbky jamiek v kombinácii kyselina mravčia/voda pri 100 stupňoch počas 500 hodín preukázali zjavné rozdiely v správaní. Pri 5 % vody (95 % kyselina mravčia) je rovnomerná rýchlosť korózie 0,10–0,25 mm/rok. Povrch vykazuje celkové leptanie bez jamiek hlbších ako 20 μm a spôsob zlyhania je predvídateľné rovnomerné stenčenie. Všeobecná rýchlosť klesá na 0,08 – 0,15 mm/rok pri 8 % vody (92 % kyselina mravčia), avšak tvorba jamiek začína po 200 – 400 hodinách expozície, s hĺbkami jamiek 0,1 – 0,3 mm po 500 hodinách v zmiešanom režime. Pri 10 % vody (90 % kyselina mravčia) sa rovnomerná miera ďalej znižuje na 0,05 – 0,10 mm za rok, ale tvorba jamiek je závažná, začína sa v priebehu 50 – 150 hodín a po 500 hodinách sa vytvárajú jamky hlboké 0,3 – 0,8 mm. Pri 10 % vody je rýchlosť šírenia jamy (0,5 – 1,2 mm/rok) 5 – 10-krát vyššia ako rovnomerná rýchlosť riedenia pri 5 % vody.

Vplyv teploty na kritický obsah vody

Prevádzková teplota je funkciou hladiny vody, pri ktorej prevláda tvorba jamiek. Prechod z rovnomerného na pitting je asi 10-12% vody pri 80 stupňoch. Prechod je na 7-9% vody pri 100 stupňoch. Pitting dominuje aj pri 6 % vody pri 110 stupňoch. Vyššia teplota urýchľuje adsorpciu vody a nestabilitu pasívnej vrstvy, čím sa znižuje kritický prah vody. Pri 10% obsahu vody sa rýchlosť šírenia jamy zvyšuje z 0,2–0,5 mm/rok pri 80 stupňoch na 0,5–1,2 mm/rok pri 100 stupňoch.

Sprievodca výberom triedy pre službu kyseliny mravčej a obsah vody

Maximálny povolený obsah vody pre titánové vykurovacie tyče triedy 2 a triedy 7 pri 100 stupňoch je uvedený v tabuľke nižšie na základe plánovanej životnosti a prevládajúceho mechanizmu korózie.

Požadovaná životnosť (roky) Max. voda (%) pre stupeň 2 Max. voda (%) pre stupeň 7 dominantný mechanizmus Očakávaná miera penetrácie (mm/rok)5<6 <10 Uniform 0.05–0.15 3–5 6–7 10–12 Mixed 0.15–0.30 1–3 7–8 12–14 Pitting (marginal) 0.30–0.60 <1 >8 >14 Pitting (severe) >0.60
Beyond Water Content Control Engineering

Prah prechodu je vysoko závislý od kvality titánu. Stupeň 7 (stabilizovaný paládiom) možno použiť s 10 % vody (90 % kyseliny mravčej) so zmiešaným-režimom korózie. Stupeň 2 sa musí udržiavať pod 7 % vody, aby sa predišlo tvorbe jamiek. Hrúbka steny ponúka toleranciu prieniku jamy. 2.0 mm, stena s jamkami pri 0,6 mm/rok prežije 3,3 roka. 1.2 mm zrútenia steny za 2 roky. Pridanie anhydridu mravčej (1–2 %) chemicky viaže voľnú vodu, čím sa znižuje účinný obsah vody bez zmeny koncentrácie kyseliny. Prevzdušňovanie roztoku vedie k homogénnej korózii namiesto jamkovej korózie stabilizáciou pasívneho filmu.

Špecifikácia založená na znalostiach{{0}

V prípade titánovej vyhrievacej tyče v 90 % kyseline mravčej pri 100 stupňoch zvážte použitie titánu 7. stupňa na bezpečnú prevádzku v 10 % vode so zmiešaným-režimom korózie. Stupeň 2. – Znížte obsah vody na menej ako 7 % destiláciou alebo pridaním sušiacich činidiel, ako je anhydrid kyseliny mravčej. Obsah vody sa monitoruje týždenne pomocou Karl Fischerovej titrácie; opravné opatrenie, ak je obsah vody viac ako 8 % pre stupeň 2. Reguláciou obsahu vody pod kritickú hranicu prechodu môže inžinier zmeniť mechanizmus korózie z rýchlej jamkovej korózie na predvídateľné rovnomerné napadnutie, čo umožňuje spoľahlivú predpoveď životnosti v horúcom prostredí s kyselinou mravčou.