Luokan 12 titaanilämmityskierukka 20-prosenttisessa ammoniumbisulfaattiliuoksessa 110 asteessa, kuinka esi-altistusaika ilmassa (1 tunti vs

Joissakin kemiallisissa prosesseissa ja savukaasujen rikinpoistossa käytetään 20 %:n ja 110 asteen ammoniumbisulfaattiliuoksia (NH 4 HSO 4 ). Luokan 12 titaanilla (Ti-0,3Mo-0,8Ni) on parempi korroosionkestävyys pelkistävissä happoissa, koska molybdeenin ja nikkelin lisäys lisää passiivikalvon stabiilisuutta. Luokan 12 passiivinen kalvo on stabiili normaaleissa olosuhteissa, mutta hapon häiriön aikana, kun paikallinen pH laskee arvosta 4 arvoon 1,5, kalvo voi hetkellisesti hajota. Repassivaationopeus eli passiivisen kalvon uudelleenmuodostumisen nopeus häiriön jälkeen riippuu esi{19}}ilmallealtistusajasta ennen häiriötä. Pidentynyt 24 tunnin esialtistusaika muodostaa paksumman ja vakaamman ilmamuodostetun oksidin (3–5 nm) verrattuna lyhyeen 1 tunnin esialtistusaikaan (1–2 nm). Paksumpi oksidi mahdollistaa nopeamman uudelleenpassivoinnin ja vähentää integroitua korroosiovarausta häiriön aikana kolminkertaisesti.

Luokan 12 titaanin paksuuntumismekanismi ilma-muodosti oksidin

Luokan 12 titaanin luontainen oksidi ympäristön lämpötilassa kasvaa logaritmisesti ajan myötä ilmassa. Oksidin paksuus 1 tunnin ilmalle altistuksen jälkeen on noin 1,5-2,0 nm ja koostuu molybdeeni- ja nikkelioksideista (MoO₃, NiO), jotka edistävät stabiilisuutta. Paksuus saavuttaa 3,0–4,0 nm 24 tunnin kuluttua. 7 päivän kuluttua paksuus lähestyy 5–6 nm. Ohuempi oksidi, joka muodostuu 1 tunnin esialtistuksen jälkeen, liukenee helposti hapon hajoamisen aikana, mikä altistaa perusmetallin aktiiviselle korroosiolle pidempään. Kestävämpi 24 tunnin esialtistus oksidi liukenee vain osittain, mutta antaa mallineen pinnan seosaineelementeillä, jotka on rikastettu nopean uudelleenmuodostuksen mahdollistamiseksi. Repassivaatioaika on aika, joka kuluu korroosion virrantiheyden putoamiseen alle 10 µA/cm2, kun häiriötila on poistettu.

Kvantitatiiviset passivointinopeudet happohäiriön jälkeen

Kontrolloidut testit suoritettiin 20-prosenttisessa NH4HS04:ssä 110 asteessa (normaali pH 4,0), jolloin happo nostettiin pH-arvoon 1,5 lisäämällä rikkihappoa 1 tunnin ajan, minkä jälkeen pH palautettiin arvoon 4,0. Uudelleenpassivointikäyttäytymisen osoitettiin olevan erilainen eri esialtistusajoilla-. Oksidin paksuus on 1,5-2,0 nm esi{20}}altistuksella ilmassa 1 tunnin ajan. Korroosiovaraus häiriön aikana on 15–25 mC/cm². Repassivaatiojakso on 5-12 min, kun pH palautetaan arvoon 4,0, ja metallin kokonaishäviö häiriötä kohti on 0,5-0,8 µm. 6 tunnin esialtistuksen jälkeen oksidin paksuus on 2,5–3,0 nm, korroosiovaraus 10–15 mC/cm2, repassivaatioaika 3–6 minuuttia ja metallihäviö 0,3–0,5 µm häiriötä kohti. 24 tunnin esialtistuksella oksidin paksuus on 3,0-4,0 nm, korroosiovaraus 5-10 mC/cm^2, uudelleenpassivointiaika lyhenee 2-4 minuuttiin ja metallihävikki 0,15-0,30 µm:iin häiriötä kohti. 7 päivän esialtistus johtaa 5-6 nm:n oksidipaksuuteen, korroosiovarauksen laskuun 3-6 mC/cm2:iin, 1-2 minuutin repassivaatioaikaan ja vain 0,10-0,20 µm:n metallihäviöön häiriötä kohti. Sitä vastoin tuoreella peitatulla pinnalla, jossa on vähän tai ei lainkaan ilmaaltistusta ja oksidikalvon paksuus alle 0,5 nm, korroosiovaraus on 30-50 mC/cm2, repassivaatiojakso 15-30 minuuttia ja metallihäviö 1,0-1,5 µm häiriötä kohti.

Järkytyksen vakavuuden ja jaksojen lukumäärän vaikutus kumulatiivisiin vaurioihin

Mitä pidempi -esialtistus, sitä suurempi hyöty on vakavammista tai pitkittyneistä häiriöistä. Esimerkiksi 0,5 tunnin pH-arvon 1,5 pyörtyminen aiheuttaa putken, jossa on 1 tunnin -altistus, 0,4–0,6 µm metallia, kun taas 24 tunnin -esialtistuneella putkella häviää vain 0,12–0,25 µm. 2,0-tunnin häiriössä pH:ssa 1,5, 1-tunti esi-altistettu näyte menettää 0,8-1,2 µm, kun taas 24-tunnin näyte häviää 0,20-0,35 µm. Jos pH nousee 1,2:een vakavammin 1,0 tunnin ajaksi, 24 tunnin esialtistusnäyte menettää 0,30-0,50 µm, silti paljon vähemmän kuin 1 tunnin näyte menettäisi miedommissa olosuhteissa. Monissa peräkkäisissä onnettomuuksissa metallin kokonaishävikki on käytännössä tappioiden summa. Esimerkiksi lämmitin, jolla on 50 häiriötä vuodessa 1 tunnin ajan pH-arvossa 1,5, menettäisi 25–40 µm vuodessa yhden tunnin esialtistuksella, mutta 7,5–15 µm vuodessa 24 tunnin esialtistuksella.

-Esialtistuksen happohäiriöiden toleranssin hallinta luokan 12 lämmittimille

Oheisessa taulukossa on suosituksia vähimmäisaltistusajasta ennen huoltoa{0}} odotetun häiriötaajuuden ja lämmittimen aiotun käyttöiän funktiona 20 % NH4HSO4:ssa 110 asteessa.

Odotetut häiriöt vuodessa Suositeltu minimialtistumisaika ennen huoltoa-24 haluttu käyttöikä (vuosia) 1-5 10 Odotettu metallihäviö per häiriö (mm) 0,15-0,30 Kokonaismetallihävikki käyttöiän aikana (mm) 0,015-0,030
5–20 5 48 tuntia 0,12–0.25 0.012–0,025
20-50 3 7 days 0.10-0.20 0.015-0.030 50-100 2 7 days plus controlled start-up 0.10-0.20 0.020-0.040 >100 1 Ei suositella-uudelleensuunnitteluprosessi N/AN/A
Suunnittelua esi{0}}altistuksen hallinnan lisäksi

Repassivaatio riippuu voimakkaasti itse titaanilaadusta. Grade 12 on tarkoitettu hapon pelkistykseen. Luokassa 2 olisi 5-10 kertaa enemmän metallihävikkiä yhtä ärsytystä kohden jopa 24 tunnin{13}}esialtistuksella. Seinämän paksuus sallii korroosion, 2,0 mm:n seinä, jossa on 0,20 µm häiriötä kohti, voi kestää 10 000 häiriötä, mikä on paljon enemmän kuin tyypillinen prosessikokemus. Ilmakehä ennen altistusta on tärkeä; esialtistus 50 asteessa kuivassa ilmassa johtaa oksidin paksuuntumiseen 2–3 kertaa nopeammin kuin 25 asteessa. Esialtistus happi-rikastetulle ympäristölle (puhdas O 2 ) lisää oksidin paksuutta viisi kertaa nopeammin. Jos lämmitin on jo ollut käytössä passiivikalvon muodostamisen yhteydessä, esivalotusaika ennen ensimmäistä häiriötä on vähemmän tärkeä, koska käytössä muodostunut kalvo on jo paksu.

Tietoisen spesifikaation rakentaminen

Asennuksen jälkeen ja ennen ensimmäistä jännitteensyöttöä luokan 12 titaanilämmityskierukka, jota käytetään 20-prosenttisessa ammoniumbisulfaatissa 110 asteessa ja mahdollisesti happohäiriöitä, on esi-altistettava vähintään 24 tunniksi puhtaassa, kuivassa ilmassa 20-30 asteessa. Jos haluat saada enemmän yli 20 häiriöitä vuodessa, määritä{11}}7 päivän esialtistuminen. Käytä lämmitintä esialtistusjakson jälkeen 50 % teholla 4 tunnin ajan tavallisessa pH 4,0 -liuoksessa kalvon stabiloimiseksi entisestään ennen täydellä teholla käyttöä käyttöönoton yhteydessä. Olemassa oleville lämmittimille, joita ei ole esi-paljastettu, suorita kontrolloitu passivointi käyttämällä 5-prosenttista typpihappoa, joka kiertää 50 asteessa 2 tunnin ajan, huuhtele sitten ja anna ilmalle 24 tunnin ajan. Suunnittelija antaa riittävästi aikaa esialtistamiseen ilmalle, jotta se mahdollistaa nopean uudelleenpassivoinnin happohäiriöolosuhteiden aikana; minimoi näin kumulatiivisen metallihäviön ja pidentää luokan 12 titaanilämmityspatterien käyttöikää ammoniumbisulfaattipalvelussa.