U grijaču od titanijskog omotača podvrgnutom svakodnevnom čišćenju s 10% fosfornom kiselinom na 80 stupnjeva, kako kvaliteta vode za ispiranje (iz slavine u odnosu na deioniziranu) utječe na kinetiku repasivacije i kasniju pojavu rupa tijekom rada?

U industrijskim operacijama, grijači od titanskog omotača stavljaju se u naizmjenične korozivne uvjete i uvjete pranja uz dnevni ciklus čišćenja, korištenjem 10% fosforne kiseline na 80 stupnjeva. Kvaliteta vode za ispiranje između ciklusa čišćenja ključna je za kinetiku repasivacije površine titana. Deionizirana voda s otpornošću > 1 MΩ·cm omogućuje brzu repasivaciju i stvaranje stabilnog pasivnog filma unutar 10-30 min. Voda iz slavine koja sadrži kloride (obično 50–200 ppm) i druge ione usporava repasivaciju, produžujući vrijeme za postizanje stabilnog sloja na 2–6 h i ostavljajući adsorbirane kloride na površini koji služe kao početna mjesta pitinga tijekom kasnijeg rada. Odabrana kvaliteta vode za ispiranje izravno utječe na gustoću udubljenja i životni vijek grijača.

Mehanizam utjecaja vode za ispiranje na kinetiku repasivacije

Nakon tretmana s 10% fosfornom kiselinom površina titana je u aktivnom ili djelomično pasivnom stanju. Kiselina se uklanja ispiranjem, ali također postavlja kemiju otopine u kojoj se događa repasivacija. Deionizirana voda osigurava čisto okruženje niske vodljivosti za ravnomjeran rast titanijskog pasivnog filma. Nema neprijateljskih iona i može se formirati gusti stehiometrijski sloj TiO2. Ioni klorida iz vode iz slavine adsorbiraju se na površini titana i natječu se s kisikom za adsorpcijska mjesta. I, kloridi zaustavljaju stvaranje pasivnog filma i mogu ostati zarobljeni ispod oksida dok se formira, uzrokujući slabe točke koje će se početi pojavljivati ​​kada se grijač ponovno pusti u rad. Vrijeme repasivacije je vrijeme potrebno da gustoća struje korozije padne ispod 1 µA/cm2 nakon ispiranja.

Kvantitativna vremena repasivacije i stope pitinga različitih kvaliteta vode za ispiranje

Kontrolirano testiranje kupona od titana 2. stupnja, upotrebom dnevnog jednosatnog uranjanja u 10% fosfornu kiselinu na 80 stupnjeva, nakon čega slijedi 15 minuta ispiranja i zatim uranjanja u 3% NaCl na 60 stupnjeva za repliciranje rada, utvrdilo je sljedeće ponašanje tijekom 30 ciklusa. Vrijeme repasivacije nakon ispiranja deioniziranom vodom s otpornošću od 18 MΩ·cm je 10-30 minuta, debljina pasivnog filma nakon 1 sata je 3-5 nm, gustoća udubljenja u naknadnom servisu je 0-5 jamica po cm², a maksimalna dubina udubljenja nakon 500 sati je 0-20 µm. Ova izvedba se smatra odličnom. Vrijeme repasivacije u omekšanoj vodi iz slavine (otpornost 10 000 Ω·cm, 20 ppm klorida) povećava se na 30–90 min, debljina filma nakon 1 sata je 2–4 nm, gustoća udubljenja je 5–20 jamica/cm2, a dubina udubljenja je 20–80 μm, što ukazuje na dobru izvedbu. normalna voda iz slavine, 2000 Ohm-cm otpor, 100 ppm vrijeme repasivacije klorida 1-3 sata debljina filma nakon 1 sata 1-3 nm gustoća udubljenja 20-80 jamica/cm2 dubina udubljenja 80-200 mm osrednje do loše. Tvrda voda iz slavine ima vrijeme repasivacije od 3–6 h, debljinu filma od 1–2 nm nakon 1 h, gustoću udubljenja od > 80 pits/cm² i dubinu udubljenja od > 200 µm pri otpornosti od 500 Ω·cm i 200 ppm klorida, što je neprihvatljivo.

Učinak trajanja i temperature ispiranja na kvalitetu repasivacije

Učinkovitost ispiranja ovisi o kvaliteti vode i parametrima ispiranja. Ispiranje od 5 minuta deioniziranom vodom rezultiralo je 80% repasivacije u usporedbi s ispiranjem od 30 minuta. 60-minutno ispiranje vodom iz slavine sa 100 ppm klorida nije ekvivalentno 10-minutnom ispiranju deioniziranom vodom u smislu kvalitete repasivacije. Temperatura vode za ispiranje još je jedan važan faktor; topla voda za ispiranje (40 stupnjeva) poboljšava kinetiku repasivacije za 30-50% u usporedbi s hladnom vodom za ispiranje (20 stupnjeva) i za deioniziranu vodu i vodu iz slavine. Ali topla voda iz slavine može uzrokovati koncentraciju klorida tijekom procesa sušenja, što pogoršava rezultat. Za sve kvalitete vode dodatna prednost je završno ispiranje deioniziranom vodom nakon glavnog ispiranja.

Ciklusi čišćenja fosfornom kiselinom - Vodič za odabir kvalitete vode za ispiranje

Preporuke za kvalitetu vode za ispiranje za dnevne cikluse čišćenja s 10% fosfornom kiselinom na 80 stupnjeva dane su u sljedećoj tablici, ovisno o željenoj otpornosti na rupičastu pojavu i životnom vijeku u sljedećim uslugama koje sadrže-klorid.

Željena gustoća udubljenja (pits/cm2) nakon 500 sati Maksimalno dopušteni klorid u vodi za ispiranje (ppm) Minimalna preporučena otpornost vode za ispiranje (Ω·cm) Preporučeno trajanje ispiranja (minute) Potrebno završno ispiranje<5 <10 >100,000 15 Da (DI sprej)
5 - 20 10 - 50 10,000 - 100,000 20 Preporučeno
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Vrsta titana utječe na kinetiku repasivacije. Stupanj 7 (paladij-stabiliziran) repasivira 2-3 puta brže od stupnja 2 u bilo kojoj kvaliteti vode za ispiranje, smanjujući osjetljivost na kontaminaciju kloridima. Debljina stijenke nudi dopuštenje za udubljenje. Stjenka debljine 2,0 mm, s umjerenim udubljenjima od ispiranja vodom iz slavine, može trajati 5-8 godina, ali stjenka debljine 1,2 mm prije bi otkazala. Važna je tehnika sušenja nakon ispiranja. Prisilno sušenje vrućim zrakom na 60 stupnjeva tijekom 10 minuta uklanja preostalu vlagu, izbjegavajući područja koncentracije klorida. Ako je količina deionizirane vode ograničena, -isplativi kompromis je dvostupanjsko ispiranje (voda iz slavine nakon koje slijedi deionizirana voda).

Pružanje informirane specifikacije

Za grijač omotača od titana koji se svakodnevno koristi s 10 % fosfornom kiselinom na 80 stupnjeva, a zatim se izlaže okolini koja sadrži klorid, upotrijebite dvo-fazno ispiranje. Početno ispiranje vodom iz slavine tijekom 1 minute nakon čega slijedi konačno ispiranje deioniziranom vodom otpornosti 18 MΩ·cm tijekom 10 minuta na 40 stupnjeva. Navedite da voda za konačno ispiranje bude manja od 10 ppm klorida. Ako deionizirana voda nije dostupna za postojeće instalacije, dodajte deionizacijski uložak u liniju za ispiranje ili produljite vrijeme ispiranja na 60 minuta uz prisilno sušenje zrakom. Nakon postupka ispiranja tijekom puštanja u rad, testni kupon je izmjeren za repasivacijski potencijal. Vrijednost manja od -0,1 V u odnosu na Ag/AgCl u 3% NaCl ukazuje na nepotpunu repasivaciju i zahtijeva duže ili kvalitetnije ispiranje. Inženjer koristi deioniziranu vodu za pranje umjesto vode iz slavine za brzu repasivaciju i bez daljnjeg pitinga tijekom rada.