Jätteenpolttolaitoksessa kloorivetyhappohöyryjä käsittelevissä märkäpesureissa, mikä titaaniseos (Ti-0,15Pd vs. Ti-0,3Mo-0,8Ni) tarjoaa erinomaisen rakokorroosionkestävyyden?

Jätteenpolttolaitoksen märkäpesurit sijaitsevat korkeiden{0}}lämpötilojen palamiskaasujen ja syövyttäviä nesteitä absorptiojärjestelmien rajapinnassa. Kloorattujen muovien ja muiden jätteiden palamisesta syntyneet suolahapon höyryt kondensoituvat 5-15 % HCl:n pesuliuokseksi 60-80 oC:ssa. Titaaniseokset valitaan usein pesurin sisäosiksi, kuten ruiskutussuuttimiin, sumunpoistoaineisiin ja lämmitysputkiin. Yleisin vikatila on rakokorroosio putkien ja putkien välisissä liitoksissa, tiivisteiden alla ja kiinteiden kerrostumien alla. On olemassa kaksi titaaniseosta, jotka ovat ehdokkaita tähän palveluun, Grade 7 (Ti-0.15Pd) ja Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni), ja ne tarjoavat erilaisia ​​menetelmiä rakokorroosionkestävyyteen. Tässä artikkelissa arvioidaan metalliseosten suorituskykyä kloorivetyhappopesurin olosuhteissa ja määritetään, mikä seos tarjoaa paremman suojan rakoja vastaan.

Rakokorroosion mekanismi HCl-pesureissa
Raossa – yleensä 0,1-0,5 mm:n rako titaaniputken ja PTFE-tiivisteen tai putken ja valssatun putkilevyn välillä – kemia on hyvin erilainen kuin bulkkipesurin neste. Katodiprosessit tyhjentävät nopeasti happea rakosta. Ilman happea titaani liukenee anodisesti, jolloin muodostuu Ti3+- ja Ti4+-ioneja, jotka hydrolysoituvat HCl:ksi alentaen tasaisesti rakon pH:ta. Bulkkipesurissa, jossa on 10 % HCl:a, pH voi olla alle 0 pH:ssa noin 0,5. Korkean kloridipitoisuuden, alhaisen pH:n ja rajoitetun massakuljetuksen yhdistelmä johtaa autokatalyyttiseen ympäristöön, joka johtaa nopeaan rakokorroosioon sen alkaessa.

Seoksen kestävyys tälle hyökkäykselle määritellään kriittisen rakolämpötilan (CCT) ja kriittisen rakopotentiaalin (CCP) perusteella. CCT on korkein lämpötila, jossa standardoitu rakokokoonpano (ASTM G78) voidaan upottaa 72 tunniksi ilman selvää rakohyökkäystä. CCP on kynnys, jonka ylittyessä rakoa ei tapahdu tietyssä lämpötilassa ja kloridipitoisuudessa.

Luokka 7: Palladiumin stabiloitu passivointi
Asteen 7 titaani sisältää 0,12-0,25 % palladiumia, jalometallia, joka on erinomainen katodikohta vedyn kehittymiselle ja hapen pelkistykselle. Happi-puutteellisessa rakoympäristössä palladium katalysoi vetyionien (2H+ + 2e- → H2) pelkistystä pienemmällä ylipotentiaalilla kuin itse titaani. Tämä katodinen reaktio säätää rakopotentiaalia jaloun suuntaan ja auttaa siten ylläpitämään passiivista kalvoa myös alhaisen pH:n ja hapen puutteessa olosuhteissa.

Luokan 7 CCT 10-prosenttisessa HCl:ssä 70 °C:ssa on noin 65 °C - eli rakohyökkäys ei ala 65 °C:n alapuolella normaaleissa testiolosuhteissa. Rakohyökkäys on 100-200 tuntia 75 asteessa. Luokka 7 on 60–70 asteen kulmassa toimivan pesurin CCT:n tasolla tai hieman sen alapuolella, mikä tarjoaa pienen mutta toimivan turvamarginaalin.

Luokka 12: Mo-Ni Power-Up
Luokan 12 titaanissa on 0,2-0,4 % molybdeeniä ja 0,6-0,9 % nikkeliä. Toisin kuin palladium, joka muuttaa katodista prosessia, molybdeeni rikastuu passiivikalvossa molybdaattilajeina (MoO42⁻), jotka estävät kloridi-ionien tunkeutumisen ja vähentävät anodista liukenemisnopeutta. Nikkeli lisää passiivisen kalvon stabiilisuutta pelkistäessään happoja ja edistää passivoitumista kalvon mekaanisten vaurioiden jälkeen. Tämä yhdistelmä johtaa joustavampaan passiiviseen kalvoon, joka kestää hajoamista jopa aggressiivisissa rakokemioissa.

Luokan 12 CCT on noin 80 astetta 10-prosenttisessa HCl:ssä 70 asteessa, mikä on paljon korkeampi kuin asteen 7. Asteikolla 12 näkyy lievä rakokohtaus 500 tunnin jälkeen 85 asteessa. Parannettu suorituskyky johtuu siitä tosiasiasta, että molybdeeni{9}}nikkelin lisäys lisää passiivikalvon luontaista stabiilisuutta eikä jalometallikatalyysiä, mikä voi haitata, kun vedyn kehittyminen on vallitseva katodinen reaktio.

Polttouunin pesurin suorituskyvyn vertailu
Tiedot jätteenpolttolaitoksen pesureista, jotka toimivat 65-70 asteessa 8-12 % HCl:lla, osoittivat selviä eroja näiden kahden seoksen välillä. Luokan 7 putket, jotka on poistettu 5 vuoden käytön jälkeen, osoittavat matalaa rakoa (0,1-0,3 mm syvä) valssattujen putkien liitoksissa ja tiivisteiden alla. Jotkut luokan 7 asennuksista ovat kokeneet halkeaman rei'ityksen 7-8 vuoden iässä. Samoissa olosuhteissa Grade 12 putket eivät osoita merkittävää rakohyökkäystä 5 vuoden kuluttua ja vain minimaalista pintasyövytystä (0,05 mm) 8-10 vuoden kuluttua.

Grade 12:n etu on erityisen ilmeinen pesureissa, joissa on lämpötilaongelmia. 75-80 asteen altistuminen pitkiä aikoja ja aiheuttaa hyökkäyksen luokan 7 rakoihin, jotka voivat kasvaa 0,5 mm syvyyteen kuukausissa. Luokka 12 on suhteellisen ennallaan näissä lämpötiloissa.

Polttouunin pesurin titaaniseossovellusmatriisi
Pesurin käyttöolosuhteet HCl-pitoisuus (suositeltu metalliseoksen lämpötila-alueOdotettu rako{0}}vapaa käyttöikä
Jatkuva käyttö, vakaa lämpötila 5-10 % 55-65 astetta Luokka 7 5-7 vuotta
Jatkuva työskentely, tasainen lämpötila 10-15 % 55-65 astetta Luokka 12 8-10 vuotta
Muuttuva käyttö Lämpötilan nousu 75 asteeseen 5 - 10 % 60 - 75 astetta Luokka 12 6 - 8 vuotta
Runsaasti klooria sisältävä jäte, usein retket 10-15 % 65-80 astetta Arvosana 12 (min) 5-7 vuotta
Kaikki palvelut, joissa on suuria kiinteitä talletuksia, kaikki 12-luokan talletukset lisäävät rakoriskiä; mieluummin luokka 12
Uusi rakennus, 10 vuotta suunniteltu käyttöikä 5-15 % 60-70 astetta Luokka 12 10+ vuotta
Johtopäätös polttouunin pesurin eritelmistä
Jätteenpolttolaitoksen märkäpesureissa, joissa kloorivetyhappohöyryjen odotetaan olevan 60-80 astetta, luokan 12 titaani (Ti-0,3Mo-0,8Ni) on parempi kuin luokka 7 (Ti-0,15 Pd) korroosionkestävyys. Molybdeeni-nikkelilisäyksen anodinen esto parantaa passiivikalvon stabiilisuutta ja johtaa kriittiseen rakolämpötilaan, joka on noin 15 astetta korkeampi kuin luokka 7. Tyypillinen pesurin käyttö on 65-70 astetta 10 % HCl:lla. Luokka 12 tarjoaa 8-10 vuoden rakottoman palvelun, mutta luokka 7 alkaa hyökätä 5-7 vuoden kuluttua. Luokka 12: Suositeltu seos uusiin asennuksiin tai vaihtoihin, jotka vaativat 10 vuoden käyttöiän, mutta maksavat hieman enemmän (noin 15-20 % enemmän kuin luokka 7). Luokka 7 soveltuu edelleen alhaisemman lämpötilan pesureille (55-65 astetta) tai jos alkupääomakustannus on päärajoitus, mutta luokka 12 on määriteltävä, jos pesurin lämpötila voi olla yli 65 astetta tai joissa kloridipitoisuus ylittää 10%. Kun ostat, kysy ASTM B338 Grade 12 -putkia, joissa on peitatut pinnat ja hitsatut (ei valssatut) putkien ja putkien väliset liitokset poistamaan halkeamat putkien ja putkien välisissä liitoksissa ja pidentämään käyttöikää.