Miks nihutab 0,5% naatriumhüdroksiidi lisamine titaanist sukelsoojendis, mida kasutatakse 35% metanooli/vee segu eelsoojendamiseks 65 kraadini, korrosioonimehhanismi ühtlaselt vedeldamiselt aukude tekkeks?

2. klassi titaan hõreneb ühtlaselt 0,02–0,05 mm aastas 35% metanooli/vee segus temperatuuril 65 kraadi. pH tõstetakse 0,5% naatriumhüdroksiidi (NaOH) lisamisega 10–11-ni. Selle kõrge pH juures on titaanist passiivne kile lahustuvate titanaatide tekke tõttu metanoolis vähem stabiilne. Korrosioonimehhanism muutub ühtlasest lokaalseks. Süvendite sügavused on 0,2–0,8 mm/aastas, 10–20 korda kiiremad kui ühtlane harvendusraie. See muutus on tingitud kõrgest pH-st, mis soodustab TiO 2 lahustumist, et tekitada metanooli juuresolekul titanaatioone (TiO 3 2-).

PH poolt esilekutsutud ühtlast korrosiooni muutumise mehhanism

Titaanil olev passiivne kile on neutraalse pH (6–7) juures metanooli/vee segudes stabiilne. Kile lahustub järk-järgult ja ühtlaselt. Kõrge pH (10–11) korral reageerivad hüdroksüülioonid TiO2-ga: TiO2 + 2OH− → TiO3 2− + H2O Titanaadi ioonid lahustuvad metanooli/vee kombinatsioonides, mis viib kile hõrenemiseni. Kuid rünnak ei ole ühtlane passiivse kile lagunemise tõttu nõrkades kohtades, nagu terapiirid või intermetallilised osakesed. Kui kaev algab, säilib kaevu kõrge pH-tase ja süvend kasvab kiiresti.

Kvantitatiivne korrosioonikiirus ja mehhanism versus NaOH kontsentratsioon

2. klassi titaani kontrollitud testimine 500 tunni jooksul 65 kraadi juures 35% metanooli/vees ja erinevate NaOH kontsentratsioonidega on näidanud järgmist. 0 % NaOH (pH 6–7) juures on korrosioonikiirus 0,02–0,05 mm/aastas, mehhanism ühtlane ja täppide tihedus 0 süvendit/cm 2 . Kiirus 0,1% NaOH (pH 9) juures on 0,03–0,06 mm/aastas, mehhanism on segatud ja aukude tihedus on.1–5 mm2/cm2. Kiirus on 0,05–0,12 mm/a 0,3% NaOH (pH 10) juures, mehhanism on segatud ja täppide tihedus on 5–20 süvendi/cm2. Kriitiline lävi on leitud 0,5% NaOH (pH 11) juures kiirusega 0,10–0,25 mm/aastas, mehhanismina täppide moodustumise tihedus 20–80 süvendi/cm². 1,0% NaOH-s (pH 12) on kiirus 0,20 kuni 0,50 mm/aastas, mehhanism on tõsine täppide moodustumine ja aukude tihedus on 50 kuni 150 auku/cm².

Metanooli kontsentratsiooni mõju pH muutusele

Sõltuvalt metanooli kogusest täheldati erinevate pH väärtuste juures nihet ühtlaselt täpiliseks. Puhtas vees (0% metanool) 0,5% NaOH-ga (pH 11) on mehhanism ühtlane, korrosioonikiirus on 0,08–0,15 mm aastas, ilma täppideta. 20% metanoolis 0,5% NaOH-ga kombineeritakse mehhanism ja täppide tihedus on 5-15 süvendi/cm2. Mehhanism toimib 35% metanoolis ja 0,5% NaOH-ga ning tihedus on 20-80 süvendi/cm2. 50% metanoolis ja 0,5% NaOH-ga on mehhanism tihedusega 30-100 süvendit/cm². Mehhanism on tõsine süvendite tekitamine üle 50 süvendi/cm² 70% metanoolis ja 0,5% NaOH-ga. Suurem metanoolisisaldus põhjustab antud pH juures rohkem täppide moodustumist.

Metanool/veesoojendid pH kontroll

Allolev tabel sisaldab juhiseid maksimaalse pH kohta, et säilitada 2. ja 7. klassi titaankuumutite ühtlane korrosioon 35% metanooli/vees 65 kraadi juures.

Soovitud mehhanism Maksimaalne pH 2. klassile Maksimaalne pH 7. klassile Soovitatav NaOH kontsentratsioon (%) Eeldatav korrosioonikiirus (mm/aastas)
Vormiriietus<8 <9 <0.05 <0.05
Ühtlane (vastuvõetav) 8 - 9 9 - 10 0.05 - 0.1 0.03 - 0.06
Sega (marginaalne) 9–10 10–11 0.1–0.3 0.05–0,12
Avoid pitting >10 >11 >0.3 >0.12
Inseneritöö pH ületas

Titaani klass mõjutab ülemineku pH-d. Klass 7 (pallaadium-stabiliseeritud) viib ühtlase täppidega ülemineku pH väärtusele 10–11, võimaldades ohutut töötamist 0,5% NaOH (pH 11) juures 35% metanoolis. 12. klassis on mõningaid edusamme. Seina paksus võimaldab süvendisse tungimist. 2,0 mm seina paksusega 0,2 mm aastas peab vastu 10 aastat. Punktide tekke ohtu vähendab metanooli/vee segule vee lisamine; 50% vee (50% metanooli) juures on ülemineku pH 10,5. Kloriidide olemasolu lahuses vähendab ülemineku pH-d 1-2 ühiku võrra.

Spetsifikatsiooni koostamine teadlik

Titaanist sukelsoojendi 35% metanooli/vee segus 65 kraadi juures, ärge lisage NaOH-d üle 0,1% 2. astme puhul ega üle 0,3% 7. klassi puhul. Kui pH on protsessi põhjuste tõttu aluseline, kasutage 7. astme titaani ja hoidke pH alla 11. Olemasolevaid küttekehasid tuleks kontrollida 5% penetratsiooniga NaOH-ga. Kui leitakse auke, asendage kütteseade ja alandage pH-d. Töötamise ajal kontrollige pH-d kord nädalas ja kui pH on > 9 (2. aste) või > 10 (7. aste), kasutage pH alandamiseks äädikhapet. Insener kontrollib pH-d alla võtmeüleminekutaseme, et vältida metanooli/vee segu muutumist ühtlaselt hõrenemiselt kiireks täppide tekkeks.