Jäätmepõletusahju märgpuhastites, mis käitlevad vesinikkloriidhappe aure, milline titaanisulam (Ti-0,15Pd vs Ti-0,3Mo-0,8Ni) pakub parimat pragude korrosioonikindlust?

Jäätmepõletusahju märgpuhastid asuvad kõrgel{0}}temperatuuriliste põlemisgaaside ja söövitavate vedelikke absorbeerivate süsteemide vahel. Klooritud plastide ja muude jäätmete põletamisel tekkivad vesinikkloriidhappe aurud kondenseeritakse temperatuuril 60-80 °C 5-15% HCl-ga pesuvedelikuks. Titaanisulamid valitakse sageli pesuri sisemiste osade jaoks, nagu pihustuspead, udueemaldajad ja kuumutustorud. Kõige tavalisem rike on pragukorrosioon torude ja torude ühenduskohtades, tihendite all ja tahkete setete all. Selle teenuse jaoks on kaks titaanisulamit, 7. klass (Ti-0,15Pd) ja 12. klass (Ti-0,3Mo-0,8Ni) ning need pakuvad erinevaid pragude korrosioonikindluse meetodeid. Selles artiklis hinnatakse sulamite toimivust vesinikkloriidhappe puhastustingimustes ja määratakse kindlaks, milline sulam pakub paremat kaitset pragude vastu.

Pragukorrosiooni mehhanism HCl-puhastites
Praos – tavaliselt 0,1–0,5 mm vahe titaantoru ja PTFE-tihendi või toru ja valtsitud torulehe vahel – on keemia puistepuhastusvedelikust väga erinev. Katoodprotsessid tühjendavad praos kiiresti hapnikku. Hapniku puudumisel lahustub titaan anoodiliselt, moodustades Ti3+ ja Ti4+ ioonid, mis hüdrolüüsivad HCl-ks, vähendades pidevalt lõhe pH-d. 10% HCl-ga puisteskraberis võib pH ligikaudu 0,5 pH juures olla alla 0. Kõrge kloriidisisalduse, madala pH ja piiratud massitranspordi kombinatsioon annab tulemuseks autokatalüütilise keskkonna, mis põhjustab kiire pragukorrosiooni, kui see on alanud.

Sulami vastupidavus sellele rünnakule määratakse kriitilise pilu temperatuuri (CCT) ja kriitilise praopotentsiaaliga (CCP). CCT on maksimaalne temperatuur, mille juures saab standardiseeritud lõhekoostu (ASTM G78) vee alla 72 tunniks ilma ilmse praorünnakuta. CCP on lävi, millest kõrgemal teatud temperatuuril ja kloriidi kontsentratsioonil pragu ei käivitu.

7. klass: Pallaadiumiga stabiliseeritud passiveerimine
7. klassi titaan sisaldab 0,12-0,25% pallaadiumi, väärismetalli, mis on suurepärane katoodne koht vesiniku eraldumiseks ja hapniku redutseerimiseks. Hapnikuvaeses -praokeskkonnas katalüüsib pallaadium vesinikuioonide (2H+ + 2e- → H2) redutseerimist väiksema ülepotentsiaaliga kui titaan ise. See katoodreaktsioon reguleerib pragude potentsiaali üllas suunas ja aitab seega säilitada passiivset kilet isegi madala pH ja hapnikuvaeste tingimustes.

7. astme CCT 10% HCl-s 70 °C juures on umbes 65 °C -, st pragude rünnak ei alga standardsetes katsetingimustes temperatuuril alla 65 °C. Praorünnak on 100-200 tundi 75 kraadi juures. Klass 7 on 60–70 kraadise skraberi CCT juures või veidi alla selle, mis tagab väikese, kuid funktsionaalse ohutusvaru.

12. klass: Mo-Ni Power-Up
12. klassi titaanis on 0,2-0,4% molübdeeni ja 0,6-0,9% niklit. Erinevalt pallaadiumist, mis muudab katoodprotsessi, on molübdeen passiivses kiles rikastatud molübdaadiliikidena (MoO₄²⁻), mis takistab kloriidioonide läbitungimist ja vähendab anoodilise lahustumise kiirust. Nikkel suurendab passiivse kile stabiilsust hapete redutseerimisel ja aitab taaspassiveerida pärast kile mehaanilist kahjustust. Selle kombinatsiooni tulemuseks on elastsem passiivne kile, mis on vastupidav lagunemisele isegi agressiivsete pragude keemia korral.

12. astme CCT on umbes 80 kraadi 10% HCl-s 70 kraadi juures, mis on palju kõrgem kui 7. astmel. 12. astmel ilmneb kerge lõhe pärast 500 tundi 85 kraadi juures. Parem jõudlus on tingitud asjaolust, et molübdeeni{9}}nikli lisamine suurendab pigem passiivse kile sisemist stabiilsust, mitte väärismetallide katalüüsi, mida võib takistada, kui vesiniku eraldumine on domineeriv katoodreaktsioon.

Põletusahju skraberi jõudluse võrdlus
Andmed jäätmepõletusahju skraberite kohta, mis töötasid temperatuuril 65-70 kraadi 8–12% HCl-ga, näitasid selgeid erinevusi kahe sulami vahel. 7. klassi torudel, mis on eemaldatud pärast 5-aastast kasutust, ilmnevad valtsitud toruühenduste ja tihendite all madalad praod (sügavus 0,1–0,3 mm). Mõnel 7. klassi installatsioonil on 7–8 aasta jooksul tekkinud läbipilunev perforatsioon. Samadel tingimustel ei ilmne 12. klassi torudel 5 aasta pärast märkimisväärset pragude rünnakut ja 8–10 aasta pärast on pinna söövitus minimaalne (0,05 mm).

12. astme eelis on eriti ilmne pesurite puhul, millel on temperatuuriprobleemid. 75-80 kraadiga pikaajaline kokkupuude põhjustab rünnaku 7. astme pragudes, mis võivad kuude jooksul kasvada 0,5 mm sügavuseni. 12. klass on neil temperatuuridel suhteliselt puutumatu.

Põletusahju skraberi titaanisulami kasutusmaatriks
Skraberi töötingimus HCl kontsentratsioon (soovitatud sulami temperatuurivahemik Eeldatav lõhe{0}}vaba eluiga
Järjestikune töö, stabiilne temperatuur 5-10% 55-65 kraadi klass 7 5-7 aastat
Pidev töö, püsiv temperatuur 10-15% 55-65 kraadi Klass 12 8-10 aastat
Muutuv töötemperatuur 75 kraadini 5 kuni 10 % 60 kuni 75 kraadi Hinne 12 6 kuni 8 aastat
Kõrge kloorisisaldusega jäätmed, sageli ekskursioonid 10-15% 65-80 kraadi 12. klass (min) 5-7 aastat
Mis tahes teenus, kus esineb suuri tahkeid hoiuseid. Mis tahes 12. astme hoiused suurendavad pragude riski; eelista 12. klassi
Uus ehitus, 10 aastat projekteeritud eluiga 5-15% 60-70 kraadi Hinne 12 10+ aastat
Järeldus põletusahju puhasti spetsifikatsiooni kohta
Jäätmepõletusahju märgskraberites, kus vesinikkloriidhappe aurude temperatuur on eeldatavalt 60-80 kraadi, on 12. klassi titaan (Ti-0,3Mo-0,8Ni) võrreldes 7. klassiga (Ti-0,15 Pd korrosioonipunktiga). Molübdeeni-nikli lisamisest tulenev anoodne inhibeerimine parandab passiivse kile stabiilsust ja põhjustab kriitilise pilu temperatuuri ligikaudu 15 kraadi kõrgemal kui 7. astmel. Tüüpiline pesuri töö on 65-70 kraadi juures 10% HCl-ga. 12. klass pakub 8–10 aastat pragudeta teenust, kuid 7. klass hakkab rünnata 5–7 aasta pärast. 12. klass: eelistatud sulam uute paigalduste või asenduste jaoks, mis nõuavad 10-aastast kasutusiga, kuid maksab veidi rohkem (umbes 15–20% rohkem kui klass 7). Hinne 7 sobib endiselt madalama temperatuuriga pesurite jaoks (55–65 kraadi) või kui algkapitali maksumus on peamine piirang, kuid klass 12 tuleks täpsustada, kui pesuri temperatuur võib olla üle 65 kraadi või kus kloriidisisaldus ületab 10%. Ostes küsige ASTM B338 Grade 12 torusid, millel on marineeritud pinnad ja keevitatud (mitte valtsitud) toru ja toru lehtede ühendused, et kõrvaldada torudevaheliste ühenduste praod ja pikendada kasutusiga.