Ako prítomnosť oxidačných iónov (Fe³⁺, Cu²⁺) v 5% kyseline sírovej pri 60 stupňoch rozširuje alebo zmenšuje pasívny rozsah titánových vykurovacích rúrok triedy 2?

Titán 2. stupňa je blízko aktívneho{1}}pasívneho prechodu v 5 % H2SO4 pri 60 stupňoch . Stupeň 2. V odvzdušnenej kyseline bude prudko erodovať rýchlosťou od 0,5 do 2,0 mm za rok. V prítomnosti rozpusteného kyslíka alebo oxidačných iónov (Fe3⁺, Cu2⁺, Cr⁶⁺) titán pasivuje a rýchlosť korózie je nižšia ako 0,01 mm/rok. Oxidačné ióny však môžu niekedy viesť k nadmernej pasivácii alebo jamkovej jamke pri vysokých množstvách. Vplyv Fe{14}} a Cu{15}} na rozšírenie alebo zníženie pasívneho rozsahu 2. stupňa v 5 % H2SO4 pri 60 stupňoch je diskutovaný v tomto článku.

Pasivačný mechanizmus oxidačným zdrojom iónov
Redukovateľné oxidačné druhy sú železité (Fe{0}}) a meďnaté (Cu{1}}) ióny. Ich redukcia na titánovom povrchu dáva katódový prúd, ktorý polarizuje titán do pasívnej oblasti: Fe3+ + e- → Fe2+ (E0=+0.77 V vs. SHE) Cu2+ + 2e- → Cu0 (E0=+0.34 V vs. SHE) Kritický potenciál v 25 až 25 % titánu je V-20 % pasiv vs. SCE. Fe 3+ aj Cu 2+ vytvárajú dostatok katódového prúdu na prekročenie tejto bariéry.

Účinky koncentrácie
Testovanie 2. stupňa v 5 % H2SO4 pri 60 stupňoch pri rôznych koncentráciách Fe3+ a Cu2+:

Bez oxidačných iónov (odvzdušnené): Aktívna korózia 1,0-2,0 mm/rok.

Fe³⁺ 10 ppm Nastáva pasivácia. Rýchlosť korózie klesá na 0,02-0,05 mm/rok. Pasívny rozsah je rozšírený.

50–500 ppm Fe3+ Stabilná pasivácia. Rýchlosť korózie 0,01-0,03 mm/rok. Najlepší rozsah.

Fe3+ 1 000 – 5 000 ppm: Stále pasívne, ale riziko jamkovej korózie sa zvyšuje v prítomnosti chloridov.

Fe³⁺ 5 000 ppm: Môže spôsobiť nadmernú-pasiváciu pri vyšších teplotách (ale nie pri 60 stupňoch).

Pre Cu 2+: Rovnaká reakcia, ale Cu 2+ môže ukladať kovovú meď na titán (Cu 2+ + 2e − → Cu 0 ). Medené usadeniny sú galvanické články, čo je dobré, ak sú rovnomerné, ale zlé, ak sú nodulárne.

Synergické a antagonistické akcie
Fe³⁺ + Cu²⁺ spolu: Lepšia pasivačná stabilita ako každá samostatne. V prítomnosti Fe3+ je zmiešaný potenciál stredný a ložiská medi sú rovnomernejšie.

Oxidujúce ióny + chloridy: V prítomnosti oxidujúcich iónov môžu chloridy (dokonca 10-50 ppm) spôsobiť jamkovú jamku. Pasivácia plus agresívny anión je optimálnou kombináciou pre bodovú koróziu.

Oxidačné ióny + redukčné činidlá Ak sa redukčné činidlá (SO₂, H₂S, organické látky) spotrebúvajú, dochádza k strate pasivácie Fe3⁺. Skontrolujte koncentráciu Fe3+.

Nameraná rýchlosť korózie
Koncentrácia oxidačných iónov Rýchlosť korózie (mm/rok) Pasívne? Nebezpečenstvo jamiek
Žiadne (odvzdušnené) 0 ppm 1,0-2,0 Nie Žiadne (aktívna korózia)
Fe3+10 ppm0,02-0,05YesLowFe3+100 ppm0,01-0,02YesLowFe3+1,000 ppm0,01-0,03YesLow (ak Cl- 10 ppm)
Cu²⁺ 10 ppm 0.03 - 0.08Áno (s ukladaním Cu) Stredná Cu2+ 100 ppm 0,02-0,05 Áno Stredná (Nodulárna Cu)
Fe³⁺ + Cu²⁺ (1:1) 100 ppm každý 0,01-0,02 Áno Nízke Fe³⁺ + 50 ppm Cl⁻ 100 ppm 0,02-0,05 (dôrastkové) Áno (ale bodkované) Vysoká aplikačná matrica pre stupeň 2 v stupňoch SO₂ 60% H₂
Servisný stav Úroveň oxidačného iontového chloridu Predpokladaný výkon 2. stupňa Odporúčaná akcia
Odvzdušnená kyselina Žiadna Aktívna Aktívna korózia (1-2 mm/rok)Pridajte Fe3+ alebo použite stupeň 7
Air SpargingO₂ (8 ppm)<10 ppm Passive (0.01-0.03 mm/yr)Not Acceptable
Fe3+ z procesu (napr. morenie ocele) 50 – 500 ppm<10 ppmExcellent passive (0.01mm/year) Mint condition
Fe3+ + chlorides e.g. HCl pollution 100 ppm 50 ppm Pitting (0.1-0.3 mm/year pits) Add Fe3+ >500 ppm alebo menej Cl- Cu2+ zo spracovania medi 100 ppm<10 ppmPassive with Cu depositionCheck copper thickness Clean once a year
Vyhrievacie rúrky 2. stupňa v 5 % H2SO4 pri 60 stupňoch s prídavkom 10-500 ppm Fe 3+ vykazujú zvýšenie pasívneho rozsahu s rýchlosťou korózie<0.03 mm/year compared to >1 mm/rok. Fe³⁺ je dobré a ak je to možné, malo by sa udržiavať. Cu²⁺ tiež podporuje pasiváciu, ale môže ukladať kovovú medenú-jednotné usadeniny sú ochranné, nodulárne usadeniny spôsobujú galvanický útok. Oxidačné ióny sa spájajú s chloridmi a spôsobujú jamkovú jamku. Udržujte Fe³⁺ nad 500 ppm, aby ste sa vyhli jamkovej korózii spôsobenej chloridmi. V prípade nových procesov zvážte pridanie 50-100 ppm Fe3+ (ako Fe2(SO4)3), aby ste zaistili pasiváciu. Ak nie je možné udržať oxidačné ióny, špecifikujte titán triedy 7. V prípade existujúcich ohrievačov s aktívnou koróziou vstrekovanie Fe{16}} roztoku posúva ohrievač do pasívneho rozsahu; tento lacný zásah môže predĺžiť životnosť ohrievača z mesiacov na roky.