Kuidas mõjutab välisõhu märg{0}}kolvi temperatuur titaansoojendi veealuseta (aurufaasi) sektsiooni korrosioonikiirust?

The corrosion rate of the unsubmerged (vapor phase) section of a titanium immersion heater being operated by a process engineer in an open tank where the top portion is exposed to vapor and ambient air is directly influenced by the wet-bulb temperature of the ambient air. The equilibrium moisture content on the titanium surface is determined by the wet-bulb temperature. If the wet-bulb temperature is high (e.g., >25 kraadi, kõrge õhuniiskus), niiskus kondenseerub külmemale titaanpinnale (kui pinnatemperatuur on alla kastepunkti). See kondensatsioonikiht sisaldab lahustunud gaase (hapnik, süsinikdioksiid, kloriidid) ja võib olla söövitav. Kui märja -kolvi temperatuur on madal (nt < 15 kraadi, kuiv õhk), jääb titaanpind kuivaks ja passiivseks ning korrosioon on ebaoluline. Näiteks titaanküttekeha kuumas (80-kraadises) hapestatud vee vannis ümbritseva keskkonna märg-temperatuuril 28 kraadi võib tekitada punktkorrosiooni kiirusega 0,05-0,2 mm aastas veealuses osas, samas kui identne küttekeha kuivas kliimas (10-kraadine) oluliselt roostetab.

Titaani aurufaasi korrosioonimehhanism
Titaanküttekeha uputamata osa puutub kokku protsessivedeliku ja välisõhu aurudega. Aur koosneb lenduvatest osakestest (HCl, H2SO4 udu, orgaanilised happed või veeaur). Kui ümbritsev märja-kolvi temperatuur on kõrge ja pinnatemperatuur madalam kui auru-õhusegu kastepunkt, kondenseerub niiskus titaanpinnale. Veeldatud kondensaat tekitab õhukese elektrolüütkatte (tavaliselt paksusega 1-100 µm), mis neelab õhust söövitavaid gaase (CO₂, SO₂, Cl₂) ja aurust lenduvaid happeid. Kile on väga vaenulik oma suure pindala ja ruumala suhte tõttu ning kuna see kontsentreerib aurustumisel söövitavaid aineid. Nendes tingimustes on võimalik titaanist passiivset kilet lõhkuda ja auru-vedeliku liidesel tekitada punkt- või pragukorrosiooni.

Aurufaasi korrosioonikiiruse kvantifitseerimine vs{0}}märja lambi temperatuuriga
Ümbritsev märg-Publitemperatuur ( kraad ) Suhteline õhuniiskus (%) Ti-pinna kondenseerumine (pinnatemperatuuril 40 kraadi) Aurufaasi korrosioonikiirus (mm/a) Domineeriv liik Riskitase < 10 < 30 Puudub (kuiv) < 0,005 Puudub Tähelepanelik (intermitt.0.0.0) Lahjendatud happe udu Madal 15-20 50-70 Sage (õhuke kile) 0,01-0,05 Happeudu + kloriidid20-25 70-85 Pidev (õhuke kile) 0,05-0,15 Kontsentreeritud hape + kloriidid Kõrge 25-30 85-95 Pidev (paksem kile) 0,15-0,0 Kontsentreeritud >30 Tugevalt kontsentreeritud. (tilkuv) 0,10-0,20 (pestud) Lahjendamine tilgutades Mõõdukas (pestud)
Stsenaariumipõhine juhend aurufaasi korrosioonitõrjeks
Auru koostis Vedelik Protsess Ümbritsev märg-Pulbi temp ( kraad ) Korrosioonioht veealuses osas Soovitatav on leevendada
Kuum vesi, neutraalne Ainult veeaur Igasugune madal Tegevus ei ole vajalik
Lahjendatud HCl (5%) HCl udu + veeaur 15 Madal titaan aurustub (mõju puudub)
HCl udu + veeaur Lahjendatud HCl (5%) 25 Mõõduka aurufaasi osa kaetud PTFE-ga
Kontsentreeritud HCl (20%) HCl aur + veeaur 25 Kõrge Kasutage auru eemaldamisega suletud paaki
Kuum soolvesi (20% NaCl) Veeaur + soolaudu 28 Kõrge (täpiline) Elektropoleerimisauru faasi osa. Soola kogunemise vältimiseks lisage vett.
50% väävelhapeH₂SO₄ udu + veeaur 25 Mõõdukas kuni kõrge Pikendage kuumutatud osa, et hoida pind üle kastepunkti
Kroomhape (plaadivann) Kroomhappe aur 20 Madal (kromaat inhibeerib) Tegevust pole vaja (kromaadid passiivsed)
Orgaaniline lahusti (ilma veeta) Lahusti aur Igasugune Väga madal Vee kondenseerumine puudub. Pind on kuiv.
Tehnilised lähenemisviisid aurufaasi korrosiooni vähendamiseks
Kui kõrge märgtemperatuuri (> 20 kraadi) tõttu toimub titaanküttekeha uputamata osal aurufaasiline korrosioon, on tõhusad neli leevendusmeetodit. Esimene leevendus on tõsta kuumutatud osa vedeliku tasemest kõrgemale. Titaanpinna temperatuuri tuleb hoida üle kastepunkti (nt > 45 kraadi 25-kraadise märja -pirni puhul), et vältida kondenseerumist. Selleks on vaja kütteseadet ehitada nii, et kütteelement ulatuks aurufaasi piirkonda, hoides titaanist kesta kuumutatuna. Teine leevendus on ülaltoodud veeala PTFE või fluoropolümeeri kate. Kate takistab kondenseerunud elektrolüüdil rünnata titaanpinda. Viimane leevendus on auru eemaldamise seadme (väljatõmbekate) paigaldamine, et eemaldada söövitavad aurud ja minimeerida paagi kohal olevat niiskust. Kondensatsiooni välditakse, kui märja -kolvi temperatuur on langetatud alla 15 kraadi. Neljas leevendus on veepihusti või udu eemaldaja kasutamine, et pidevalt puhastada vee alla jäämata osa, et vältida söövitavate ainete kontsentratsiooni.

Conclusion: Vapor phase corrosion up to 0.3 mm/year is due to high wet-bulb temperature (>25 kraadi)
Ümbritseva õhu märg{0}}temperatuur mõjutab otseselt titaansoojendi veealuse (aurufaasi) osa korrosioonikiirust. Kui märja -kolvi temperatuur on alla 15 kraadi (kuivad tingimused), jääb titaanpind kuivaks ja mitte-söövitavaks. Kui märja -kolvi temperatuur on üle 25 kraadi (niisked tingimused), kondenseerub niiskus jahedamale titaanpinnale ja moodustab õhukese elektrolüüdi kile, mis neelab söövitavaid gaase ja kontsentreerib aurustumisel aineid. Karmides keskkondades (nt kuum HCl või kõrge õhuniiskusega soolvesi) võib aurufaasi korrosioonimäär ulatuda kuni 0,15-0,30 mm aastas, mis põhjustab 2-5 aasta jooksul veealuse osa süvendeid ja perforatsiooni. Leevendusmeetmete hulka kuuluvad kastepunktist kõrgemal oleva osa kuumutamine, mis ei ole vee all, PTFE-katte pealekandmine või aurude eemaldamine, et minimeerida märja kolvi temperatuuri. Igas kasutuses, kus on söövitavad aurud ja kõrge õhuniiskus, nõuab titaansoojendi määramine tarnijale ette nähtud märgkolbide temperatuurivahemikku, et vee alla jäetud osa saaks sobivalt kujundada (pikem kuumutamine, katmine või materjali uuendamine).