Kui titaankestasoojendit kasutatakse 5% naatriumtartraadi lahuse keetmiseks 103 kraadi juures, miks titaanioonide kompleksi tartraadiioonid takistavad repassiveerumist, mis põhjustab ühtlase korrosiooni 0,2 mm aastas?
Jäta sõnum
5% naatriumtartraadis on tartraadi ioon (C₄H₄O₆²⁻) 103 kraadi juures (keemistemperatuuril) võimas kelaativ aine titaanile. Punktide tekitamist põhjustavad kloriid ja fluoriid, kuid tartraat põhjustab lahustuvate titaantartraadi komplekside moodustumist: Ti⁴⁺ + 3C₄H₄O₆²⁻ → [Ti(C₄H₄O₆)₃]⁴⁻. Kompleksi moodustamine eemaldab Ti 4+ ioonid pinnalt nende moodustumisel ja takistab stabiilse passiivse kile teket. Ilma kaitsva katteta erodeerub titaan ühtlaselt konstantse kiirusega 0,15–0,25 mm aastas, ilma lokaalsete täppideta. Korrosioonikiirus ei ole aja funktsioon pärast esialgset üleminekufaasi.
Tartraadi{0}}indutseeritud ühtlase korrosiooni mehhanism
Tartraadiioonil on mitu hüdroksüül- ja karboksüülrühma, mis on võimelised moodustama stabiilseid viieliikmelisi kelaatringe, mille Ti 4+ . log K~20). Passiivne kile ei saa kasvada, kuna TiO2 lahustuvusprodukt ületatakse ainult väga kõrgel kohalikul Ti4+. kontsentratsioonil. Korrosiooniprotsess põhineb metalli otsesel lahustumisel: Ti → Ti⁴⁺ + 4e⁻, millele järgneb kiire kompleksi moodustumine. Kuna kohapeal lagunevat passiivset kilet pole, on protsess ühtlane.
Kvantitatiivne korrosioonikiirus versus tartraadi kontsentratsioon
Kontrollitud katsed keevates naatriumtartraadi lahustes (103 kraadi) 500 tunni jooksul on näidanud 2. klassi titaani puhul järgmist. 0% tartraadi (puhas vee) korral on korrosioonikiirus 0,005–0,010 mm/a, pind on hele ja mehhanism passiivne. 1% tartraadi juures on kiirus 0,03–0,06 mm aastas, pinnal on kerge söövitus ja mehhanism on segatud. 3% tartraadi puhul on kiirus 0,08–0,15 mm/aastas, pinnal on ühtlane söövitus ja valdav protsess on komplekside moodustumine. 5% tartraadiga on kiirus 0,15–0,25 mm/a, pind on ühtlase mattviimistlusega ja protsess on komplekside moodustumine domineeriv. 0.20-0.35 mm/a 10% tartraadi korral, pind ühtlaselt matt, mehhanism on tugev kompleksi moodustumine.
PH ja temperatuuri mõju komplekssuse määrale
Kompleksi moodustumise kiirus ja korrosioonikiirus sõltuvad pH-st ja temperatuurist. Korrosioonikiirus 60 C, pH 7 ja 5% tartraadi juures on 0,04-0,08 mm/a. Kiirus 80 kraadi ja pH 7 juures on 0,08-0,15 mm/a. Kiirus on 0,15–0,25 mm/aastas 100 kraadi ja pH 7 juures. Kiirus on 0,10–0,18 mm aastas 100 kraadi ja pH 9 juures (kõrgem pH vähendab korrosiooni). Kiirus 100 kraadi juures, pH 5, 0,20–0,35 mm/aastas (madalam pH suurendab korrosioonikiirust). Aktiveerimisenergia on umbes 50 kJ/mol.
Tartraadi kontsentratsiooni ja pH kontroll titaansoojendites
Järgmises tabelis on toodud soovitatavad töötingimused 2. ja 7. klassi titaankuumutitele naatriumtartraadi lahustes.
Naatriumtartraadi kontsentratsioon (%) Temperatuur (kraad) pH 2. aste korrosioonikiirus (mm/a) korrosioonikiirus (mm/aastas) 7. aste soovitus<1 100 7 0.03–0.06 0.02–0.04 Acceptable 1–3 80 7 0.05–0.10 0.03–0.06 Acceptable 3–5 80 7 0.08–0.15 0.05–0.10 Use Grade 7 3–5 100 7 0.15–0.25 0.10–0.18 Use Grade 7 + thick wall
5-10 100 9 0.10-0.18 0.06-0.12 pH increase >10 Any Any >0.20 >0,12 Ei soovitata Tehnoloogia väljaspool tartraadi kontsentratsiooni kontrolli
Titaani klass mõjutab kompleksi moodustumise kiirust. 7. astme (pallaadiumiga stabiliseeritud) korrosioonimäär on tartraadilahustes 30-50% madalam kui 2. astme korrosioonimäär, kuna pallaadium stabiliseerib õhukese passiivse katte isegi kompleksi moodustamise tingimustes. 12. klass näitab mõõdukat paranemist. Seina paksus annab korrosioonivaru . 2 . 0 mm seinal, 0 . 15 mm/aastas ühtlane korrosioon kestab 13 aastat. Pinnaviimistlus mõjutab ühtlast korrosiooni vähe. Tõstades naatriumhüdroksiidiga pH 9-ni, väheneb korrosioonikiirus 30–40%. Kui temperatuuri alandatakse 100 kraadilt 80 kraadile, vähendatakse kiirust poole võrra.
Teadliku spetsifikatsiooni väljatöötamine
Titaankattega küttekeha puhul tuleks eeldada, et domineeriv mehhanism on ühtlane korrosioon 5% naatriumtartraadis temperatuuril 103 kraadi. Kasutage 7. klassi titaani, et vähendada korrosioonikiirust 0,10–0,18 mm-ni aastas. 10–15-aastase kasutusea jaoks kasutage seina paksust 2,0 mm. Tõstke pH 9-ni (võimalusel) naatriumhüdroksiidiga või langetage temperatuur 80C-ni. Töötamise ajal jälgitakse kerise paksust kord aastas ultraheliga ja keris vahetatakse välja, kui seina paksus jõuab 0,5 mm-ni. Insener on teadlik, et tartraadiioonid raskendavad titaaniioone ja pärsivad taaspassivatsiooni, seetõttu valivad nad õige kvaliteediklassi ja seina paksuse, et tagada prognoositav ühtlane korrosioon.
