Kuinka yksittäinen syvä naarmu (0,1 mm) titaanilämmittimen pinnalla toimii ensisijaisena paikanna bromidiväliaineessa olevien ytimien muodostumiselle?

Prosessinsinööri, joka tarkastaa titaanisen uppolämmittimen pintavaurioiden varalta ennen asennusta, saattaa päättää, että yhdellä 0,1 mm:n syvällä naarmulla ei ole merkitystä verrattuna 1,5 mm:n seinämänpaksuuteen. Tällainen naarmu on kuitenkin suotuisa paikka ytimien muodostumiselle bromidia sisältävissä väliaineissa (esim. kaliumbromidiliuokset, bromidin täydennysnesteet tai bromatut palonestoaineet). Naarmu muodostaa rajatun alueen kylmätyöstettyä metallia, jäännösvetolujuutta ja rikkoutunutta passiivikalvoa. Bromidi-ionit (Br−) ovat suurempia ja polarisoituvampia kuin kloridi-ionit, ja ne kiinnittyvät voimakkaasti titaanipintoihin ja voivat rikkoa passiivisen kalvon vikakohdissa. Kun kuoppa alkaa naarmuuntumista, tunkeutuminen tapahtuu nopeasti, koska kuopan pohjassa (anodi) on korkea virrantiheys verrattuna ympäröivään passiiviseen pintaan (katodi). 0,1 mm:n naarmu lyhentää pisterei'itykseen kuluvaa aikaa 5–20 kertaa verrattuna naarmuuntumattomaan pintaan bromidiliuoksissa korkeissa lämpötiloissa.

Naarmuuntumismekanismi bromidiratkaisuissa
Titaanin pinnalla oleva passiivinen TiO₂-kalvo on tyypillisesti 2–7 nm paksu. Tämä passiivinen kalvo on täysin poistettu 0,1 mm:n syvällä naarmulla ja vääristynyt alla olevasta metallista. Naarmuuntuneella alueella on kolme ominaisuutta, jotka suosivat pisteen muodostumista. Ensinnäkin naarmun pohjassa oleva paljastunut titaani on sähkökemiallisesti aktiivinen (potentiaali ~ -0,6 V vs SCE) suhteessa ympäröivään passiivikalvoon (potentiaali ~ +0.1 V vs SCE), mikä muodostaa galvaanisen kennon. Toiseksi kylmätyöstetyllä-metallilla on suurempi dislokaatiotiheys ja raerajojen tilavuus, mikä tarkoittaa, että bromidin adsorptiopaikkoja on enemmän. Kolmanneksi naarmumuoto tarjoaa paikallisen halkeaman, johon bromidi-ionit voivat keskittyä.

Bromidi-ionit ovat aggressiivisempia pistelyöntejä titaanille kuin kloridit, koska niiden suurempi ionisäde (1,96 Å Br⁻ vs . 1.81 Å Cl⁻), mikä mahdollistaa nopeamman tunkeutumisen TiO2-hilan aukkojen läpi. Titaanin kriittinen pistekorkeuspotentiaali (Eb) bromidiliuoksissa on 0,2–0,5 V pienempi kuin saman pitoisuuden ja lämpötilan kloridiliuoksissa.

Naarmuuntumisen syvyyden vaikutuksen kvantifiointi pisteen alkamisaikaan
Naarmuuntumissyvyys (mm) Naarmuuntumisen leveys (mm) Aika syvennykseen (tuntia) 1 M KBr:ssa 80 asteessa Rei'itysaika (tuntia) (1,5 mm seinä) Vähennyskerroin verrattuna naarmuuntumattomaan
Ei mitään (kiillotettu pinta) - 500–1,000 2,000–4,000 1.0× (perustaso)
0,02 (vaalea merkki) 0.1 200-400 1,000-2,000 2x 0,05 (näkyvä naarmu) 0.2 80-150 500-800 4x 0,10 (syvä naarmu) 0.3 30-60 200-400 8x 0,15 (uurre) 0.5 10-20 80-150 20x 0,20 (passiivisen kerroksen läpi metalliin) 0.1 200-400 1}
0,1 mm:n naarmu lyhentää pistesyöpymisaikaa 500–1 000 tunnista 30–60 tuntiin-10–15-kertainen-ja lyhentää kokonaisaikaa rei'ittämiseen 2 000–4 000 tunnista 200–400 tuntiin 1 M KBr:ssä.

Skenaario{0}}Perustuva opas bromidimateriaalin naarmuuntumistoleranssiin
Bromidin huoltoolosuhteet Naarmun syvyyden sieto Mitä tehdä, jos naarmu löytyy. Odotettu käyttöikä naarmulla vs. ilman.
Laimennettu bromidi (<0.1 M KBr) 40°C < 0.1 mmMonitor, no action needed 50% cut (OK still)
Bromidi, laimennettu 60 astetta < 0,05 mm Kiillota naarmu, jos > 0,05 mm 70 % vähennys
Väkevä bromidi (1 M KBr), 50 astetta 0,03 mm Poista käytöstä. Sanoi uudelleen tai paranna. Vähennys 80 %.
Väkevä bromidi (KBr 1 M), 80 astetta Ei mitään (kaikki naarmut nopeuttavat pistesyöpymistä) Hylkää lämmitin. Vaihda naarmuuntumattomaan-yksikköön. 90 %:n lasku (epäonnistuu viikkojen kuluessa)
Kloridi + bromidi-yhdistelmä (pahimmassa tapauksessa) Ei mitään Pakollinen naarmuuntumaton. Tarvitsetko sähkökiillotettua pintaa.95 prosentin leikkaus
Bromidi säilytys huoneenlämmössä < 0,2 mm Pienet naarmut ok 30 % vähennys (vielä monen vuoden käyttöikä)
Tekniset ratkaisut naarmuuntuneisiin titaanilämmittimiin Bromide Servicessä
Tapauksissa, joissa naarmuuntunut titaanilämmitin tarvitaan käytettäväksi bromidiväliaineissa kustannusten tai saatavuuden vuoksi, on olemassa monia lievennyksiä pistesyöpymisen todennäköisyyden vähentämiseksi. Paras lievennys on paikallinen kiillotus naarmun poistamiseksi. Naarmu on kiillotettu pois hienolla hiomapaperilla (600–1200 karkeus), joka eliminoi kylmän-työstetyn kerroksen ja palauttaa passiivisen pinnan. Kiillotuksen jälkeen alue tulee passivoida uudelleen-upotuksella 20 % typpihappoon 50 asteessa 30 minuutiksi. Toinen lievennys on katodisuojaus (CP). Titaanilämmittimen pintapotentiaalia (uhriutuvalla sinkkianodilla tai ulkoisella virtalähteellä) voidaan siirtää pistesyöpymispotentiaalin alapuolelle käyttämällä -0,8 V:n potentiaalia vs. SCE, mikä estää bromidin hajoamisen jopa naarmuuntumiskohdissa. Kolmas lievennys on lisätä hapettavaa ainetta (esim. . 100 ppm Fe3+ tai 50 ppm vetyperoksidia) bromidiliuokseen, mikä siirtää avoimen piirin potentiaalin passiiviselle alueelle ja helpottaa naarmujen uudelleenpassivoimista.

Johtopäätös: 0,1 mm:n naarmu lyhentää pisteen käyttöikää kertoimella 8-10 bromidiväliaineessa.
Yksi 0,1 mm:n syvä naarmu titaanilämmittimen pinnalla toimii ensisijaisena pisteytyskohtana bromidia sisältävässä väliaineessa, koska naarmu poistaa passiivikalvon, muodostaa galvaanisen kennon ympäröivän passiivisen pinnan kanssa ja muodostaa rakon bromidi-ionipitoisuudelle. Korkeammissa lämpötiloissa tiivistetyissä bromidiliuoksissa (1 M KBr, 80 astetta) 0,1 mm:n naarmu lyhentää pisterei'ityksen kestoa 2000-4000 tunnista 200-400 tuntiin – kerroin 8-10. Tärkeissä bromiditöissä kaikki yli 0,05 mm syvät naarmut tulee hylätä tai kiillottaa uudelleen. Odotetun pistesyöpymiskestävyyden saavuttamiseksi kaikissa bromidia sisältävissä sovelluksissa on tilattava titaanilämmitin, jossa on sähkökiillotettu pinta (joka poistaa matalat naarmut) ja käsittelyohjeet naarmuuntumisen välttämiseksi asennuksen aikana.