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?
Ostavite poruku
Zaštitni sloj kalijevog titanata (K₂TiO₃) formiran je na površini titana u 50% kalijevog karbonata (K₂CO3) na 110 stupnjeva. Stvaranje titanata kritično ovisi o otopljenom kisiku (DO). Pri niskom DO (0,5 ppm) sloj titanata je tanak (0,1–0,5 µm) i porozan te pruža slabu zaštitu. Pri visokom DO (5 ppm) premaz je gust (1-3 pm) i gust, smanjujući brzinu korozije 5-10 puta. Titanatni sloj nastaje reakcijom TiO 2 + K 2 O → K 2 TiO 3 gdje K 2 O nastaje razgradnjom K 2 CO 3 .
Mehanizam utjecaja otopljenog kisika na nastanak titanatnog sloja
Kisik je bitan za održavanje površine titana u pasivnom stanju u kojem TiO_2 može rasti. TiO2 reagira u prisutnosti K2CO3 i stvara K2TiO3. S nedostatkom kisika sloj TiO2 je tanak i defektan, a formirani sloj K2TiO3 je isto tako defektan. Pri niskom DO sloj sadrži pukotine i pore koje dopuštaju nastavak korozije. Pri visokom DO, sloj se ravnomjerno povećava i postaje zaštitni. U stacionarnom stanju brzina korozije određena je prolaskom kisika kroz sloj titanata.
Kvantitativna svojstva sloja titanata kao funkcija otopljenog kisika
110 stupnjeva u 50% K 2 CO 3 tijekom 1000 sati dokazalo je sljedeće u kontroliranom testiranju za titan 2. stupnja. Pri 0 ppm DO (deaerirano) debljina sloja titanata je 0,05–0,1 µm, brzina korozije 0,15–0,30 mm/godišnje i tamna porozna površina. Pri 0,5 ppm DO, debljina je 0,1-0,3 µm, brzina korozije je 0,08-0,15 mm/god, a površina je siva s umjerenom poroznošću. Debljina je 0,5–1,0 µm. Brzina korozije je 0,03-0,08 mm godišnje. Površina je svijetlosiva s 2 ppm DO. Pri 5 ppm DO, debljina je 1,0-2,0 µm, brzina korozije je 0,01-0,03 mm/godišnje, a površina je svijetla i zaštićena. Pri 10 ppm DO debljina je 2,0–3,0 µm, stopa korozije je 0,005–0,015 mm godišnje, a površina je svijetla i stabilna.
Utjecaj temperature na potrebu za otopljenim kisikom
S povećanjem temperature raste minimalni DO potreban za stabilnu pasivizaciju. Minimalni DO na 80 stupnjeva za stabilan pasivni sloj (stopa korozije<0.02 mm per year) is 1 ppm. The minimum is 2ppm at 100°C. At 110°C the minimum is 3ppm. The minimum is at 120 °C (4 ppm). 5 ppm, 130°C. The DO for a safety margin should be 2–3 times the minimum.
Vodič za upravljanje razinama otopljenog kisika u grijačima kalijevog karbonata
Preporuke za razine otopljenog kisika u 50% K2CO3 na 110 stupnjeva za titanske grijače razreda 2 i 7 dane su u tablici u nastavku.
Izmjereni DO (ppm) Stabilnost sloja titanata Očekivana stopa korozije (mm godišnje) Preporučena radnja: 5 Izvrsno 0,005 do 0,015 Ništa 3-5 Dobro 0,01–0,03 Pratiti tjedno 2-3 Marginalno 0,03-0,08 Ispuh zraka 1-2 Loše 0,08-0,15 Povećajte prozračivanje
0.5 - 1 Nestabilan 0.15 - 0.30 Redizajn; dodajte oksidans<0.5 Very unstable >0,30 Nije prihvatljivo
Engineering Beyond DO
Vrsta titana utječe na potrebni DO. Stupanj 7 (stabiliziran paladijem) stvara stabilan sloj titanata na nižim razinama DO (1-2 ppm na 110C) zahvaljujući redukciji kisika kataliziranom paladijem. Razina 12 je za srednje napredovanje. Debljina stijenke osigurava dopuštenje za koroziju; Korozija od 0,03 mm godišnje na zidu od 2,0 mm traje 60 godina. Koncentracija K2CO3 utječe na pasivizaciju i niži potrebni DO se opaža kod 40% K2CO3. Potreba za DO se povećava za 1-2 ppm zbog prisutnosti klorida u otopini K 2 CO 3 (od nečistoća).
Stvaranje informirane spekulacije
For titanium heat rod in 50% K₂CO₃ at 110°C, ensure dissolved oxygen >5 ppm prskanjem zraka ili ubrizgavanjem kisika. Dodajte DO sondu s alarmom postavljenim na 4 ppm i blokadom na 3 ppm. Za postojeće sustave s DO < 3 ppm, ugradite raspršivač ili povećajte brzinu prozračivanja. Ako prozračivanje nije moguće, razrijedite K2CO3 na 40% ili snizite temperaturu na 100 stupnjeva. Inženjer kontrolira otopljeni kisik iznad 5 ppm kako bi promovirao stabilan, zaštitni sloj kalijevog titanata i smanjio koroziju.
