Ako pre titánovú tepelnú tyč ponorenú do 0,5 % roztoku kyseliny fluorovodíkovej s 2 % kyseliny dusičnej pri 40 stupňoch zmení pomer HNO₃ k HF (2:1 vs . 5:1) morfológiu korózie z jamkovej na rovnomerné riedenie?

Pomer HNO3 k HF v zmesi kyseliny fluorovodíkovej (HF) a kyseliny dusičnej (HNO3) riadi morfológiu korózie. Pri nízkom pomere 2:1 (napr. . 0.5 % HF + 1 % HNO3) dominuje pitting v dôsledku neúplnej pasivácie. Pri vysokom pomere (5:1, napríklad 0,5 % HF + 2.5 % HNO3) dominuje rovnomerné riedenie, pretože oxidačný nitrátový povlak zabraňuje lokalizovanému rozpadu. K tomuto prechodu dochádza, pretože kyselina dusičná oxiduje povrch titánu a podporuje pasiváciu, zatiaľ čo kyselina fluorovodíková rozpúšťa pasívny film.

Morfologický prechodový mechanizmus s kyslým pomerom

Kyselina dusičná je oxidačné činidlo a vytvára ochranný povlak TiO₂ na titáne. Kyselina fluorovodíková rozpúšťa TiO2 na rozpustný TiF6^2- . Pri vysokých koncentráciách HNO3 v porovnaní s HF rýchlosť tvorby filmu prevyšuje rýchlosť rozpadu filmu a výsledkom je stabilný pasívny film. Film je rovnomerný a korózia je rovnomerná. Pri stredne vysokých koncentráciách HF sa povlak na zraniteľných miestach neustále odlupuje, čo vedie k lokalizovanému napadnutiu a jamkovej korózii.

Kvantitatívna morfológia korózie Pomer HNO3/HF

Výsledky kontrolovaných testov s titánom 2. stupňa v zmesiach 0,5 % HF a meniacej sa HN03 pri 40 stupňoch počas 500 hodín sú uvedené v tabuľke nižšie. Pri pomere HNO₃/HF 1:1 (0,5 % HNO₃) je rýchlosť korózie 0,8–1,5 mm/rok, morfológia je silná bodkovaná a hustota jamiek je 100-300 jamiek/cm². Je to 0,5 – 1,0 mm/rok pri pomere 2:1 (1,0 % HNO3), morfológia jamiek, 50 – 150 jamiek/cm2. 3.1 (1,5 % HNO3) 0,3 – 0,6 mm/rok zmiešaná 10 – 50 jamiek/cm2 Pri pomere 4:1 (2,0 % HNO3)/rok je pomer HNO 0₃. morfológia je rovnomerné riedenie a hustota je 5–20 jamiek/cm². Morfológia je homogénna pri pomere 5:1 (2,5 % HNO₃) s pomerom 0,15–0,30 mm za rok a hustotou < 5 jamiek na cm². 10:1 (5,0 % HNO3), tempo je 0,10-0,20 mm/rok, morfológia je jednotná a hustota 0 jamiek/cm2.

Vplyv teploty na požadovaný pomer HNO3/HF pre rovnomernú koróziu

S teplotou sa minimálny pomer HNO 3 /HF pre rovnomernú koróziu zvyšuje. Pomer je 3:1 pri 25 stupňoch a navrhovaný pomer je 4:1. Pomer pri 40 stupňoch C je 4:1 a navrhovaný je 5:1. Pomer pri 50 stupňoch je 5:1 a odporúčaný pomer je 6:1. Pri 60 stupňoch je pomer 6:1 a odporúčaný pomer je 8:1. Pomer je 8 : 1 pri 70 stupňoch a odporúčaný je 10 : 1. Vyššie teploty urýchľujú HF napadnutie a vyžadujú viac HNO 3 na udržanie pasivity.
**Sprievodca kontrolou pomeru kyslosti v moriacich kúpeľoch HF/HNO₃

Nižšie je uvedená tabuľka odporúčaní pre pomer HNO₃/HF pre titánové ohrievače stupňa 2 a stupňa 7 v zmesiach HF/HNO₃ pri 40 stupňoch.

Odporúčaný pomer HNO₃/HF pre požadovanú morfológiu Stupeň 2 Rýchlosť korózie (mm/rok) Rýchlosť korózie (mm/rok) Stupeň 7 Nebezpečenstvo jamkovej korózie
Pitting (avoid) High >3:1 >0.5 >0.3
Zmiešané 3–4:1 0.3–0.6 0.2–0,4 Stredné
Prijateľná uniforma 4-5:1 0.2-0.4 0.12-0.25 Nízka
Jednotná (ideálna) 5–6:1 0.15–0.30 0.10–0,20 Veľmi nízka
Uniform (conservative) >6:1 <0.15 <0.10 None Engineering Beyond Acid Ratio Control

Kvalita titánu má významný vplyv na požadovaný pomer. Stupeň 7 (paládium{2}}stabilizovaný) vykazuje rovnomernú koróziu pri nižšom pomere HNO3/HF (3:1 v porovnaní so 4:1 pre stupeň 2) a rýchlosti korózie o 30-50 % nižšie. Hrúbka steny je povolená pre koróziu; 2,0 mm stena (0,20 mm/rok rovnomerná korózia) má 10 rokov. Denná analýza moriaceho kúpeľa na koncentrácie HF a HNO3. Ak je pomer menší ako 4:1, pridajte HNO 3 . Teplota by sa mala udržiavať v rozmedzí ±2 stupňov . Kúpeľ by sa mal miešať, aby bola kompozícia jednotná.

Napísanie inteligentnej špecifikácie

Titánová tepelná tyč v 0,5% HF + 2% roztoku HNO3 pri 40 stupňoch (pomer HNO3/HF 4:1) má rýchlosť korózie 0,2-0,4 mm za rok so zmiešanou morfológiou. Ak sa koncentrácia HNO₃ zvýši na 2,5 % (pomer 5:1), rýchlosť sa môže znížiť na 0,15–0,30 mm/rok pre rovnomerné riedenie. Pre titán triedy 7 rovnaký pomer (5 ku 1) poskytuje 0,10 až 0,20 mm za rok. Pravidelne kontrolujte pomer kyselín a podľa potreby pridajte HNO₃. Keď je pomer HNO3 k HF väčší ako 4:1, inžinier môže zmeniť morfológiu korózie z bodkovania na rovnomerné riedenie, a teda predpovedať životnosť ohrievača.