90 % muurahaishapon uudelleenlämmittämiseen 100 asteessa käytettävän titaanilämpötangon vesipitoisuus (5 % vs . 10 %) muuttaa korroosiomekanismin tasaisesta syöpymisestä pistesauvaan?

Titaanilämmittimet toimivat hieman passiivisessa tilassa 90 % muurahaishapossa 100 asteessa. Aineen hajoamistapa on ratkaisevan tärkeä hapon vesipitoisuuden kannalta. Kun vettä on 5 % (95 % muurahaishappoa), passiivinen kalvo liukenee tasaisesti, mikä johtaa ennustettavaan ohenemiseen 0,10–0,25 mm vuodessa. 10 %:lla vettä (90 % muurahaishappoa) pinnan kemia muuttuu ylimääräisen veden vaikutuksesta, mikä mahdollistaa paikallisen kalvon hajoamisen ja vakaan pistesyöpymisen alkamisen 0,5–1,2 mm vuodessa. Vaihto yhtenäisestä iskusta kuoppaan on terävä, 7–9 % vettä, ja se muuttaa dramaattisesti lämmittimen vikatilaa ja jäljellä olevan käyttöiän ennustetta.

Veden{0}}aiheuttaman siirtymisen mekanismi tasaisesta pistekorroosioon

Muurahaishapossa olevan titaanin passiivista pinnoitetta ylläpitää formiaatti-ionien (HCOO-) adsorptio. Vesimolekyylit kilpailevat formiaatin kanssa pinnan sijainnista. Kun vettä on 5 %, formiaattiadsorptio on hallitseva ja kalvo hajoaa homogeenisesti. Kun vettä on 10 %, enemmän veden adsorptiota korvaa formiaatti ja aiheuttaa paikallisia vikoja passiiviseen kerrokseen. Korkean-pitoisuuksien formiaatti-ionien kloridi{7}}kaltainen aggressiivisuus edistää siksi kuopan alkamista näissä vikakohdissa. Kun kuoppa on perustettu, sen sisällä oleva hapan,{10}}formiaattipitoinen ympäristö edistää etenemistä vaihtamalla ensisijaisen mekanismin tasaisesta harvennuksesta nopeaan paikalliseen tunkeutumiseen.

Kvantitatiivinen korroosiokäyttäytyminen 5 % vs . 10 % vesi

Hallittu painonpudotus ja kuopan syvyyden mittaukset muurahaishappo/vesi-yhdistelmillä 100 asteessa 500 tunnin ajan ovat osoittaneet ilmeisiä käyttäytymiseroja. 5 % vedessä (95 % muurahaishappoa) tasainen korroosionopeus on 0,10–0,25 mm/vuosi. Pinnalla on kokonaisetsaus ilman yli 20 μm syviä kuoppia, ja rikkoutumistapa on ennakoitavissa oleva tasainen oheneminen. Yleinen nopeus laskee arvoon 0,08-0,15 mm/vuosi 8 % vesipitoisuudella (92 % muurahaishappoa), mutta pistekorotus alkaa 200-400 tunnin altistuksen jälkeen, ja kuopan syvyys on 0,1-0,3 mm 500 tunnin jälkeen sekatilassa. 10 % vesipitoisuudella (90 % muurahaishappoa) tasainen nopeus laskee edelleen 0,05-0,10 mm:iin vuodessa, mutta kuoppaisuus on vakavaa, alkaa 50-150 tunnin kuluessa ja muodostaa 0,3-0,8 mm syviä kuoppia 500 tunnin kuluttua. Kun vesipitoisuus on 10 %, kuopan leviämisnopeus (0,5-1,2 mm/vuosi) on 5-10 kertaa suurempi kuin tasainen harvennusnopeus 5 %:lla vettä.

Lämpötilan vaikutus kriittiseen vesipitoisuuteen

Käyttölämpötila on vedenpinnan funktio, jolla pistekuormitus on vallitsevaa. Vaihto yhtenäisestä pistemäiseen on noin 10–12 % vettä 80 asteessa. Siirtyminen tapahtuu 7–9 % veteen 100 asteessa. Pitting hallitsee jopa 6 % vettä 110 asteessa. Korkeampi lämpötila nopeuttaa veden adsorptiota ja passiivikerroksen epävakautta, mikä pienentää veden kriittistä kynnystä. Kun vesipitoisuus on 10 %, kuopan etenemisnopeus kasvaa 0,2–0,5 mm/v 80 asteessa 0,5–1,2 mm/v 100 asteeseen.

Muurahaishappopalvelun ja vesipitoisuuden laadunvalintaopas

Suurin sallittu vesipitoisuus Grade 2 ja Grade 7 titaanilämpötankoille 100 asteessa on annettu alla olevassa taulukossa suunniteltuun käyttöikään ja vallitsevaan korroosiomekanismiin perustuen.

Haluttu käyttöikä (vuosia) Enimmäisvesi (%) luokassa 2 Max vesi (%) luokan 7 hallitsevassa mekanismissa Odotettu tunkeutumisnopeus (mm/vuosi)5<6 <10 Uniform 0.05–0.15 3–5 6–7 10–12 Mixed 0.15–0.30 1–3 7–8 12–14 Pitting (marginal) 0.30–0.60 <1 >8 >14 Pitting (severe) >0.60
Beyond Water Content Control Engineering

Siirtymäkynnys riippuu suuresti titaanin laadusta. Grade 7 (palladiumstabiloitu) voidaan käyttää 10 % vesipitoisuudessa (90 % muurahaishappo) sekakorroosiolla. Grade 2:n vettä tulee pitää alle 7 % pistesyöpymisen välttämiseksi. Seinämän paksuus mahdollistaa kuopan tunkeutumistoleranssin. 2.0 mm:n seinämän 0,6 mm:n uurtumisnopeudella kestää 3,3 vuotta. 1.2 mm:n seinämän sortumista kahdessa vuodessa. Muurahaisanhydridin (1–2 %) lisäys sitoo kemiallisesti vapaata vettä ja alentaa siten tehollista vesipitoisuutta muuttamatta happopitoisuutta. Liuoksen ilmastus johtaa homogeeniseen korroosioon pistesyöpymisen sijaan stabiloimalla passiivikalvoa.

Tietoihin perustuva-määritys

Jos käytät titaanista valmistettua lämpösauvaa 90 % muurahaishapossa 100 asteessa, harkitse luokan 7 titaanin käyttöä turvalliseen käyttöön 10 % vedessä, jossa on seka-muotoinen korroosio. Luokka 2. Vähennä vesipitoisuus alle 7 %:iin tislaamalla tai lisäämällä kuivausaineita, kuten muurahaisanhydridiä. Vesipitoisuus tarkkaillaan viikoittain Karl Fischer -titrauksella; korjaavat toimet, jos vettä on yli 8 % luokassa 2. Säätämällä vesipitoisuus kriittisen siirtymärajan alapuolelle, insinööri voi muuttaa korroosiomekanismin nopeasta pistesyöpymisestä ennustettavaan tasaiseen hyökkäykseen, mikä mahdollistaa luotettavan käyttöiän ennustamisen kuumassa muurahaishappopalvelussa.