Za titansku toplinsku šipku koja se koristi za ponovno zagrijavanje 90% mravlje kiseline na 100 stupnjeva, kako sadržaj vode (5% u odnosu na . 10%) pomiče mehanizam korozije s ravnomjernog napada na rupičastu?

90% mravlja kiselina (HCOOH) na 100 stupnjeva je reducirajuće okruženje koje donekle pasivizira titan. Na korozijsko ponašanje snažno utječe sadržaj vode u kiselini. Pri 5% vode (95% mravlje kiseline) otopina je visoko reducirajuća i titan doživljava ravnomjernu koroziju brzinom od 0,1-0,3 mm godišnje. Učinak dodatka vode (10% vode u 90% mravlje kiseline) na kemiju otopine objašnjen je na temelju povećane koncentracije hidronijevih iona (H3O+) i promjene u stabilnosti pasivnog filma. Pitting je primarni mehanizam sa stopama širenja jama od 0,5-1,2 mm/god, 5 puta brže od uniformnog napada. Između 7 i 9% sadržaja vode promjena je prilično dramatična.

Vodom-inducirani prijelazni mehanizam ravnomjerne u rupičastu koroziju

Pasivni film titana u mravljoj kiselini stabiliziran je adsorpcijom formatnih iona (HCOO-). Voda se natječe s formatom za adsorpcijska mjesta na površini. Pri 5% vode, adsorpcija formata je prevladavajući učinak i film se ravnomjerno razgrađuje. Adsorpcija vode se povećava kako bi došlo do lokaliziranog pucanja filma na defektima kao što su granice zrna ili intermetalne čestice pri 10% vode. Čim jama počne, velika agresivnost formatnih iona, koji djeluju poput koncentriranih klorida, nakuplja se u jami, ubrzavajući širenje. Prijelaz se događa pri kritičnoj pokrivenosti vodom od oko 30%.

Ovisnost kvantitativne brzine i mehanizma korozije o sadržaju vode

Utjecaj sadržaja vode određen je kontroliranim ispitivanjem titana stupnja 2 u kombinacijama mravlja kiselina/voda na 100 stupnjeva tijekom 500 sati. Kod 2% vode (98% mravlje kiseline) ravnomjerna stopa korozije je 0,20-0,40 mm godišnje bez udubljenja i ravnomjerno izgrebane površine. Ujednačena stopa pada na 0.10 - 0.25 mm godišnje pri 5% vode (95% mravlja kiselina), a povremene plitke jame dubine ispod 20 µm razvijaju se u prijelaznoj zoni. Ujednačena stopa je 0,08-0,15 mm/god kod 8 % vode (92 % mravlja kiselina), pitiranje počinje nakon 200-400 h, a dubina rupica je 0,1-0,3 mm pri 500 h. Kod 10% vode (90% mravlje kiseline) ujednačena stopa dalje pada na 0,05-0,10 mm/god, ali brzi piting počinje unutar 50-150 sati, s dubinama jama od 0,3-0,8 mm nakon 500 sati, tako da je piting glavni mehanizam kvara. Ujednačena stopa je 0,03-0,08 mm/godina na 15% vode (85% mravlja kiselina), ali dolazi do oštrog udubljenja u 20-80 sati s dubinama udubljenja od 0,5-1,2 mm nakon 500 sati.

Utjecaj temperature i koncentracije mravlje kiseline na sadržaj prijelazne vode

Promjena od ravnomjerne korozije do rupičaste je funkcija sadržaja vode kao funkcije temperature. Uobičajena je ravnomjerna korozija sa stopom od 0,05-0,10 mm/godišnje na 80 stupnjeva u 95% mravlje kiseline (5% vode). Ujednačena stopa korozije na 100 stupnjeva u 95% mravljoj kiselini je 0,10 do 0,25 mm/godišnje. Mješovita korozija uočena je u obliku širenja jamica brzinom od 0,15–0,30 mm godišnje na 100 stupnjeva s 92% mravlje kiseline (8% vode). Na 80 stupnjeva, 90% mravlja kiselina (10% vode) uzrokuje rupičastu koroziju pri stopama od 0,20–0,50 mm/godišnje. 90% mravlja kiselina na 100 stupnjeva daje 0,50-1,20 mm/godišnje za rupičastu koroziju. Stopa pitiranja na 100 stupnjeva s 85% mravlje kiseline (15% vode) je 1,00 do 2,00 mm/god. Kritični sadržaj vode za prijelaz u piting opada s porastom temperature.

Vodič za kontrolu sadržaja vode za grijače mravlje kiseline

Sljedeća tablica daje preporuke za najveći dopušteni sadržaj vode u mravljoj kiselini za titanske grijače 2. i 7. stupnja na 100 stupnjeva, kao funkciju predviđenog vijeka trajanja i prihvatljivog mehanizma korozije.

Željeni vijek trajanja (godine) Radna temperatura (ºC) Maksimalno dopuštena voda (%) za stupanj 2 Maksimalno dopuštena voda (%) za stupanj 7 Dominantni mehanizam5 80<8 <12 Uniform >3 100 <6 <10 Uniform 2–3 100 6–7 10–12 Mixed (acceptable) 1–2 100 7–8 12–14 Pitting (marginal for Grade 7)
<1 100 >8 >14 Udubljenje (teško)
Inženjerska kontrola nadvodnog sadržaja

Prijelazni sadržaj vode vrlo je osjetljiv na stupanj titana. Stupanj 7 (stabiliziran paladijem) pomiče jednoličan prijelaz u pitting na 10–12% vode, omogućavajući siguran rad na 90% mravlje kiseline (10% vode). Ocjena 12 je srednje poboljšanje. Debljina stjenke ne sprječava udubljenje, ali omogućuje dopuštenje za koroziju. Stijenka od 2,0 mm s udubljenjima od 0,5 mm godišnje preživjet će 4 godine. Čistoća mravlje kiseline je važna; onečišćenja poput klorida manje od 10 ppm ili sulfata manje od 50 ppm smanjuju prijelazni sadržaj vode za 2 ~ 3 %. Otopljeni kisik (prozračivanje) rezultira homogenom korozijom, a ne jamičastom pojavom, a odzračivanje pomiče prijelaz na niži sadržaj vode.

Informirana specifikacija

Koristite titan stupnja 7 za titansku toplinsku šipku u 90% mravlje kiseline (10% vode) na 100 stupnjeva za rad u jednoličnom ili mješovitom režimu. Stupanj 2 smanjuje sadržaj vode na ispod 7% destilacijom ili upotrebom bezvodne mravlje kiseline. Za trenutne grijače stupnja 2 u 90% mravlju kiselinu dodajte 1-2% anhidrida mravlje ili anhidrida octene kiseline da kemijski vežete vodu i održite slobodnu vodu ispod 6%. Pratite sadržaj vode Karl Fischerovom titracijom jednom tjedno tijekom rada; dodajte sredstvo za sušenje ili razrijedite s bezvodnom kiselinom ako voda dosegne 7% za stupanj 2 ili 10% za stupanj 7. Održavanjem sadržaja vode ispod kritične prijelazne razine, inženjer mijenja mehanizam korozije od brzog pitinga do ravnomjernog napada čime se produljuje vijek trajanja grijača u vrućoj mravljoj kiselini.