12. klassi titaanist küttespiraali puhul 20% ammooniumvesiniksulfaadi lahuses 110 kraadi juures: kuidas eel-ekspositsiooniaeg õhus (1 tund vs

Mõnedes keemilistes protsessides ja suitsugaaside väävlitustamisel kasutatakse ammooniumvesiniksulfaadi (NH 4 HSO 4 ) lahuseid kontsentratsiooniga 20% ja 110 kraadi. 12. klassi titaanil (Ti-0,3Mo-0,8Ni) on hapete redutseerimisel parem korrosioonikindlus tänu molübdeeni ja nikli lisamisele, mis suurendavad passiivse kile stabiilsust. 12. klassi passiivkile on tavatingimustes stabiilne, kuid happe häire ajal, kui kohalik pH langeb 4-lt 1,5-le, võib kile hetkeks laguneda. Taaspassivatsiooni kiirus, st passiivse kile taastamise kiirus pärast häirimist, sõltub õhuga kokkupuute ajast enne ärritust. Pikendatud 24-tunnine eelsäriaeg moodustab paksema ja stabiilsema õhust moodustunud oksiidi (3–5 nm) võrreldes lühikese 1-tunnise eelsäritusega (1–2 nm). Paksem oksiid võimaldab kiiremat passiveerimist ja vähendab integreeritud korrosioonilaengut häirimise ajal kolm korda.

12. klassi titaani paksenemise mehhanism moodustas õhu-oksiidi

12. klassi titaani looduslik oksiid kasvab ümbritseva õhu temperatuuril logaritmiliselt aja jooksul. Oksiidide paksus pärast 1-tunnist kokkupuudet õhuga on umbes 1,5-2,0 nm ja koosneb molübdeen- ja nikkeloksiididest (MoO₃, NiO), mis soodustavad stabiilsust. Paksus jõuab 24 tunni pärast 3,0–4,0 nm-ni. 7 päeva pärast läheneb paksus 5–6 nm. Õhem oksiid, mis moodustub pärast 1-tunnist kokkupuudet enne{17}}kokkupuudet, lahustub happe eraldumise ajal kergesti, jättes seeläbi mitteväärismetalli pikemaks ajaks aktiivsele korrosioonile. Tugevam 24-tunnine kokkupuuteeelne oksiid lahustub ainult osaliselt, kuid annab vormitud pinna, mille legeerelemendid on rikastatud, et võimaldada kiiret ümberkujundamist. Repassivatsiooniaeg on aeg, mis kulub korrosioonivoolutiheduse langemiseks alla 10 µA/cm2, kui häiritud seisund on kõrvaldatud.

Kvantitatiivsed passivatsioonimäärad pärast happe ärritust

Kontrollitud testid viidi läbi 20% NH4HS04-s temperatuuril 110 kraadi (normaalne pH 4,0), kusjuures happe pH viidi 1,5-ni väävelhappe lisamisega 1 tunni jooksul ja seejärel pH väärtuseni 4,0. Näidati, et taaspassiveerimise käitumine on erinevatel eelsäritusaegadel erinev. Oksiidi paksus on 1,5-2,0 nm, eel{20}}kokkupuutel õhu käes 1 tund. Korrosioonilaeng ärrituse ajal on 15–25 mC/cm². Taaspassivatsiooniperiood on 5-12 minutit, kui pH viiakse tagasi 4,0-ni, ja metalli kogukadu häire kohta on 0,5-0,8 µm. Pärast 6-tunnist eelsäritust on oksiidi paksus 2,5–3,0 nm, korrosioonilaeng 10–15 mC/cm2, taaspassivatsiooniaeg 3–6 min ja metallikadu 0,3–0,5 µm häire kohta. 24-tunnise eelsärituse korral on oksiidi paksus 3,0–4,0 nm, korrosioonilaeng 5–10 mC/cm2, taaspassivatsiooniaeg lüheneb 2–4 minutini ja metallikadu väheneb 0,15–0,30 µm-ni ärrituse kohta. 7-päevane eelsäritus annab tulemuseks 5–6 nm oksiidi paksuse, korrosioonilaengu vähenemise 3–6 mC/cm2, repassivatsiooniaja 1–2 minutiga ja metallikadu ainult 0,10–0,20 µm häire kohta. Seevastu värskelt marineeritud pinnal, kus õhuga kokku puutub vähe või üldse mitte ja mille oksiidkile paksus on alla 0,5 nm, on korrosioonilaeng 30–50 mC/cm2, repassivatsiooniperiood 15–30 minutit ja metallikadu 1,0–1,5 µm häire kohta.

Häiringu raskuse ja tsüklite arvu mõju kumulatiivsele kahjustusele

Mida pikem on eel{0}}kokkupuude, seda suurem on kasu raskemate või pikemaajaliste ärrituste korral. Näiteks kui pH 1,5 on 0,5 tunni jooksul häiritud, kaotab 1-tunnise kokkupuutega toru 0,4–0,6 µm metalli, samas kui 24-tunnise eelsäritusega toru kaotab ainult 0,12–0,25 µm. 2,0-tunnise häirimisega pH väärtusel 1,5 kaotab 1-tunnine enne-eksponeeritud proov 0,8-1,2 µm, samas kui 24-tunnine proov kaotab 0,20–0,35 µm. Tõsisema pH-taseme 1,2-i tõusu korral 1,0 tunni jooksul kaotab 24-tunnine kokkupuuteeelne proov 0,30–0,50 µm, mis on siiski palju vähem, kui 1-tunnine proov kaotaks leebemates tingimustes. Paljude järjestikuste õnnetuste korral on metalli kogukadu praktiliselt kahjude summa. Näiteks 50 häirega aastas 1 tunni jooksul pH 1,5 juures kaotaks kütteseade 25–40 µm aastas 1-tunnise eelsäritusega, kuid 7,5–15 µm aastas 24-tunnise eelsärituse korral.

-12. klassi küttekehade kokkupuuteeelne happetaluvuse juhtimine

Juuresolevas tabelis on soovitused minimaalse eel{0}}ekspositsiooniaja kohta enne hoolduse alustamist, sõltuvalt eeldatavast häirimissagedusest ja kütteseadme kavandatud kasutusajast 20% NH4HSO4-s 110 kraadi juures.

Eeldatavad häired aastas Soovitatav minimaalne eel{0}}ekspositsiooniaeg enne hooldust (tunnid) 24 soovitud kasutusiga (aastat) 1-5 10 Eeldatav metallikadu häire kohta (mm) 0,15–0,30 metalli kogukadu eluea jooksul (mm) 0,015–0,030
5–20 5 48 tundi 0,12–0.25 0.012–0,025
20-50 3 7 days 0.10-0.20 0.015-0.030 50-100 2 7 days plus controlled start-up 0.10-0.20 0.020-0.040 >100 1 Pole soovitatav-ümberkujundamise protsess N/AN/A
Insenerid kaugemale{0}}särituse eelkontrollist

Repassiveerimine sõltub tugevalt titaani klassist endast. 12. klass on ette nähtud happe redutseerimiseks. 2. klassil oleks 5-10 korda suurem metallikadu ärrituse kohta isegi 24-tunnise eelsärituse korral. Seina paksus annab korrosioonivaru, 2,0 mm seinale, mille kahjustus on 0,20 µm, võib kuluda 10 000 ärritust, mis on palju rohkem kui tavaline protsess. Oluline on kokkupuuteeelne atmosfäär; Eelne{19}}50-kraadise kuiva õhuga kokkupuude põhjustab oksiidi paksenemist 2–3 korda kiiremini kui 25 kraadi juures. Eelne{20}}kokkupuude hapnikuga-rikastatud keskkonnaga (puhas O 2 ) suurendab oksiidi paksust 5 korda kiiremini. Kui küttekeha on passiivse kile moodustamisega juba kasutusel olnud, on eelsäriaeg enne esimest ärritust vähem oluline, kuna kasutusel tekkinud kile on juba paks.

Teadliku spetsifikatsiooni koostamine

Pärast paigaldamist ja enne esimest pingestamist tuleb 12. klassi titaankuumutusspiraali, mida kasutatakse 20% ammooniumvesiniksulfaadis 110 kraadi juures ja mis võivad põhjustada happelisi häireid, hoida vähemalt 24 tundi puhtas ja kuivas õhus temperatuuril 20-30 kraadi. Kui soovite, et üle 20 aastas esineks rohkem häireid, määrake eel{11}}7 päevane kokkupuude. Pärast kokkupuuteeelset-perioodi laske soojendil 50% võimsusel 4 tundi tavalises pH 4,0 lahuses, et kilet veelgi stabiliseerida enne täisvõimsusel töötamist pärast kasutuselevõttu. Olemasolevate küttekehade puhul, mis pole eelnevalt-säritatud, viige läbi kontrollitud passiveerimine, kasutades 5% lämmastikhapet, mis ringleb 50 kraadi juures 2 tundi, seejärel loputage ja õhutage 24 tundi. Insener jätab piisavalt aega eelnevalt õhuga kokkupuutumiseks, et võimaldada kiiret passiveerimist happe ärrituse tingimustes; minimeerides seega kumulatiivset metallikadu ja pikendades 12. klassi titaankuumutusspiraalide eluiga ammooniumvesiniksulfaadi töös.