Za titansku toplinsku šipku koja radi u 50% otopini kalij karbonata na 110 stupnjeva, kako razina otopljenog kisika (0,5 ppm u odnosu na . 5 ppm) mijenja stabilnost sloja za pasiviranje titanata?

U 50 % kalijevog karbonata (K2CO3) na 110 stupnjeva stvara se zaštitni sloj kalijevog titanata (K2TiO3) na površini titana. Otopljeni kisik (DO) ključni je element proizvodnje titanata. Pri niskom DO (0,5 ppm) sloj titanata je tanak (0,1-0,5 µm) i porozan te pruža neadekvatnu zaštitu. Pri visokom DO (5 ppm), sloj je deblji (1–3 µm) i gušći te smanjuje brzinu korozije za 5–10 puta. Titanatni sloj nastaje reakcijom TiO₂ + K₂O → K₂TiO3, a K₂O se dobiva razgradnjom K₂CO3.

Utjecaj otopljenog kisika na mehanizam nastanka sloja titanata

Kisik je potreban za održavanje površine titana u pasivnom stanju za razvoj TiO2. TiO 2 reagira u prisutnosti K 2 CO 3 i stvara K 2 TiO 3 . Kisik-uvjeti s nedostatkom rezultiraju tankim i neispravnim slojem TiO$_2$, a time i tankim i neispravnim slojem K$_2$TiO$_3$. Pri niskom DO premaz je napuknut i porozan te dopušta nastavak korozije. Pri visokom DO sloj raste dosljedno i zaštitni je. U stabilnom stanju brzina korozije kontrolira se difuzijom kisika kroz sloj titanata.

Kvantitativne karakteristike titanatnog sloja kao funkcija otopljenog kisika

Sljedeće je utvrđeno za titan stupnja 2 kontroliranim testiranjem u 50% K2CO3 na 110 stupnjeva. za 1.000 sati. Pri 0 ppm DO (deaerirano) debljina sloja titanata je 0,05–0,1 µm, stopa korozije je 0,15–0,30 mm/godišnje, a površina je tamna i porozna. Kod 0,5 ppm DO debljina je 0,1-0,3 mikrona, stopa korozije 0,08-0,15 mm/god, a površina je siva i vrlo porozna. 2 ppm DO Debljina 0,5-1,0 µm Brzina korozije 0,03-0,08 mm/god Površina Svijetlosiva Debljina pri 5 ppm DO je 1,0–2,0 µm, brzina korozije je 0,01–0,03 mm godišnje, a površina je svijetla i zaštićena. Površina pri 10 ppm DO je svijetla i stabilna, s debljinom od 2,0–3,0 μm i brzinom korozije od 0,005–0,015 mm godišnje.

Učinak temperature na potrebu za otopljenim kisikom

Minimalni DO potreban za stabilnu pasivizaciju raste s temperaturom. Minimalni DO za stabilan pasivni sloj (stopa korozije<0.02 mm per year) is 1 ppm at 80°C. Minimum is 2 ppm at 100°C. The minimum at 110°C is 3 ppm. The minimum is 4 ppm at 120 °C. 5 ppm minimum at 130 °C. The DO advised for a safety margin is 2-3 times the minimum.

Vodič za upravljanje otopljenim kisikom grijača kalijevog karbonata

Sljedeća tablica daje smjernice za otopljeni kisik u 50% K 2 CO 3 na 110 stupnjeva za titanske grijače 2. i 7. stupnja.

Measured DO (ppm) Stability of Titanate LayerPredicted corrosion rate (mm/year)>Preporučena radnja5 Izvrsno 0,005-0,015 ništa 3 do 5 Dobro 0,01–0,032-3 Marginalno 0,03-0,08 Raspršivanje zraka 1-2 Loše 0,08-0,15 Povećajte prozračivanje Pratite tjedno
0,5–1 Nestabilan 0,15–0,30 Redizajn; dodati oksidans<0.5 Very unstable >0,30 Nije prihvatljivo
Inženjering izvan DO kontrole

Ovisno o stupnju titana, UČINITE prema potrebi. Stupanj 7 (stabiliziran paladijem) stvara stabilan sloj titanata na niskim razinama DO (1-2 ppm na 110oC) iz redukcije kisika katalizirane paladijem. Ocjena 12 daje umjeren napredak. Debljina stijenke daje dopuštenje za koroziju; stijenka od 2,0 mm korodira brzinom od 0,03 mm godišnje i preživjet će 60 godina. Na pasivizaciju utječe koncentracija K₂CO3; pri 40% K₂CO3, potreban DO je smanjen. Kloridi u otopini K2CO3 (od nečistoća) povećavaju zahtjev za DO za 1-2 ppm.

Izrada dobro informirane specifikacije

Za toplinsku šipku od titana u 50% K2CO3 na 110C Održavajte otopljeni kisik iznad 5 ppm prskanjem zraka ili infuzijom kisika. Ugradite DO sondu s alarmom na 4 ppm i blokadom na 3 ppm. Za postojeće sustave s DO < 3 ppm, dodajte raspršivač ili povećajte brzinu prozračivanja. Ako prozračivanje nije moguće, razrijedite K₂CO3 na 40% ili snizite temperaturu na 100 stupnjeva. Reguliranjem otopljenog kisika iznad 5 ppm, inženjer može proizvesti stabilan, zaštitni sloj kalijevog titanata i minimizirati koroziju.