Kuidas muudab PH (4,5 Vs. 6.5) 20% ammooniumnitraadi lahuse titaantoru küttekehas 80 kraadi juures passiveerimisvoolu tihedust ja pingekorrosiooni pragunemise ohtu?
Jäta sõnum
20% ammooniumnitraadis (NH₄NO₃) 80 kraadi juures mõjutab pH oluliselt titaani passiivsuskäitumist. PH 6,5 juures (peaaegu neutraalne) on passiivkile stabiilne, passiivse voolutihedusega 0,05–0,1 µA/cm² ja pingekorrosioonipragude tekkeriskiga (SCC). pH 4,5 juures (hüdrolüüsist tekkinud happeline) suureneb passiveerimisvoolu tihedus 0,5–2 µA/cm² ja SCC risk suureneb oluliselt. Nitraadiioon (NO3⁻) on oksüdeerija ja madalama pH juures kiireneb selle redutseerimisreaktsioon, mis tõstab korrosioonipotentsiaali vahemikku, kus toimub lokaalne lagunemine. SCC praod tekivad pinge kontsentratsioonipunktides, näiteks keevisõmblustes või paindes.
Ammooniumnitraadi pH{0}}sõltuva passiveerimise ja SCC mehhanism
Kõrgema pH (6,5) korral on katoodreaktsioon peamiselt hapniku redutseerimine, mis hoiab titaani pinna passiivsel potentsiaalil alla 0,5 V võrreldes standardse vesinikelektroodiga. Passiivkile on stabiilne ja paraneb kiiresti. Madalama pH (4,5) korral muutub nitraadiioonide (NO3⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → NO₂⁻ + H₂O) vähenemine oluliseks. Sellel reaktsioonil on suurem vahetusvoolutihedus, mis tõstab segapotentsiaali transpassiivsesse vahemikku üle 1,0 V. Selles vahemikus laguneb passiivkile lokaalselt. Tõmbepinge olemasolul algab SCC lagunemiskohtades.
Kvantitatiivne passiveerimisvoolu tihedus ja SCC risk kui pH funktsioon
Kontrollitud testimine 20% NH₄NO₃-s 80 kraadi juures 1000 tunni jooksul on tuvastanud järgmise 2. klassi titaani passiivsuskäitumise. pH 6,5 juures on passiveerimisvoolu tihedus 0,05–0,10 µA/cm², SCC initsiatsiooniaeg ületab 5000 tundi ja SCC risk on madal. pH 6,0 juures on passivatsioonivool 0,08–0,15 µA/cm², SCC initsiatsiooniaeg 3000–5000 tundi ja risk on madal kuni mõõdukas. pH 5,5 juures on passivatsioonivool 0,15–0,30 µA/cm², SCC algab 1000–3000 tunniga ja risk on mõõdukas. pH 5,0 juures on passivatsioonivool 0,30–0,70 µA/cm², SCC initsieerub 500–1500 tunni pärast ja risk on suur. pH 4,5 juures on passivatsioonivool 0,50–1,50 µA/cm², SCC algab 200–800 tunni pärast ja risk on tõsine. pH 4,0 juures on passivatsioonivool 1,0–3,0 µA/cm², SCC algab 100–400 tunni pärast ja risk on väga tõsine.
Kloriidi ja nitraadi kontsentratsiooni mõju SCC riskile
Kloriidi olemasolu ammooniumnitraadi lahuses suurendab SCC riski mis tahes pH juures. Kui pH on 5,5 0 ppm kloriidiga, on SCC risk mõõdukas. Kui pH on 5,5 100 ppm kloriidiga, muutub SCC risk kõrgeks ja soovitatakse kasutada 7. klassi titaani. Kui pH on 5,0 0 ppm kloriidiga, on SCC risk kõrge ja soovitatav on 7. klass. Kui pH on 5,0 100 ppm kloriidiga, on SCC risk tõsine, mis nõuab 7. astme pluss elektriisolatsiooni. pH 4,5 juures 0 ppm kloriidiga tagab 7. klass vastuvõetava jõudluse. Kui pH on 4,5 100 ppm kloriidiga, võib isegi 7. klass 2000 tunni jooksul ebaõnnestuda.
Ammooniumnitraadi kütteseadmete pH kontrolli ja SCC leevendusjuhend
Järgmises tabelis on soovitused pH reguleerimiseks ja titaani kvaliteedi valimiseks 20% ammooniumnitraadi jaoks temperatuuril 80 kraadi, olenevalt soovitud kasutusajast ja kloriididega saastumisest.
| Töötav pH | Kloriid (ppm) | Soovitatav hinne | Eeldatav SCC{0}}tasuta eluiga (tundides) | Passiveerimisvoolu tihedus (µA/cm²) |
|---|---|---|---|---|
| >6.0 | <100 | 2. klass | >10,000 | 0.05–0.15 |
| 5.5–6.0 | <50 | 2. klass | 5,000–10,000 | 0.15–0.30 |
| 5.5–6.0 | 50–100 | 7. klass | 8,000–15,000 | 0.10–0.25 |
| 5.0–5.5 | <50 | 7. klass | 5,000–10,000 | 0.20–0.40 |
| 5.0–5.5 | 50–100 | Hinne 7 + isolatsioon | 3,000–6,000 | 0.30–0.60 |
| 4.5–5.0 | <50 | Hinne 7 + isolatsioon | 3,000–5,000 | 0.50–1.00 |
| <4.5 | Ükskõik milline | Ümberkujundamise protsess | <2,000 | >1.00 |
Tehnoloogia väljaspool pH-kontrolli
Seina paksus tagab pragude levimise toetuse; 2,0 mm sein SCC pragudega 0,1 mm tunnis püsib 20 tundi pärast pragude tekkimist. Ammooniumnitraadi lahus tuleks neutraliseerida ammooniumhüdroksiidiga, et hoida pH üle 6,0. pH-monitor koos alarmiga 5,8 ja blokeeringuga 5,5 takistab töötamist kõrges-riskivahemikus. Pärast valmistamist tuleks küttekeha pinge-vabastada, et vähendada jääktõmbepinget. Stressikontsentratsiooni vähendamiseks tuleks keevisvarbad poleerida. Lahust tuleb filtreerida, et eemaldada tahked osakesed, mis võivad toimida SCC initsiatsioonikohtadena.
Teadliku spetsifikatsiooni koostamine
80-kraadise 20% ammooniumnitraadi titaantoru kimbusoojendi puhul hoidke pH 2. klassi puhul üle 6,0 või 7. klassi puhul üle 5,5. Paigaldage pidev pH-monitor, mille alarm on seatud väärtusele 5,8 ja blokeering, mis lülitab kütteseadme välja, kui pH langeb alla 5,5. PH säilitamiseks lisage automaatselt ammooniumhüdroksiidi. Kui kloriidisisaldus on üle 50 ppm, määrake 7. klassi titaan. Töötamise ajal kontrollige küttekeha SCC suhtes igal aastal, kasutades keevisõmblustes ja kurvides värvainet. Reguleerides pH-d üle kriitilise läve, vähendab insener passiveerimisvoolu tihedust ja hoiab ära pingekorrosiooni pragunemise.
