Za kalem za grijanje od titanijuma 12 u 20% otopini amonijum bisulfata na 110 stepeni, kako vrijeme prije{3}}izlaganja na zraku (1 sat naspram . 24 sati) mijenja stopu repasivacije nakon poremećaja kiseline?

U nekim hemijskim procesima i odsumporavanju dimnih gasova koriste se rastvori amonijum bisulfata (NH 4 HSO 4 ) koncentracije 20 % i 110 stepeni. Titanijum stepena 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) ima bolju otpornost na koroziju u redukciji kiselina zbog dodatka molibdena i nikla koji povećavaju stabilnost pasivnog filma. Pasivni film na stepenu 12 je stabilan u normalnim uslovima, ali tokom poremećaja kiseline kada se lokalni pH smanji sa 4 na 1,5, film se može trenutno raspasti. Brzina repasivacije, odnosno brzina rekonstitucije pasivnog filma nakon poremećaja, zavisi od vremena pre-izlaganja zraku prije poremećaja. Produženo vrijeme prije{21}}izlaganja od 24 sata stvara deblji i stabilniji oksid formiran zrakom (3-5 nm) u poređenju sa kratkim prije izlaganja od 1 sata (1-2 nm). Deblji oksid omogućava bržu repasivaciju i smanjuje integrisani korozijski naboj tokom poremećaja za faktor tri.

Mehanizam zgušnjavanja titanijuma 12 stepena vazdušno{1}}formiranog oksida

Prirodni oksid na titanijumu stepena 12 na temperaturi okoline raste logaritamski s vremenom u vazduhu. Debljina oksida nakon 1 sata izlaganja zraku je oko 1,5-2,0 nm i sastoji se od oksida molibdena i nikla (MoO₃, NiO) koji promoviraju stabilnost. Debljina dostiže 3,0–4,0 nm nakon 24 h. Nakon 7 dana, debljina se približava 5-6 nm. Tanji oksid nastao nakon 1 sata prije{17}izlaganja se lako otapa tokom kiselog poremećaja, čime se osnovni metal izlaže aktivnoj koroziji na duže vrijeme. Robusniji 24-satni oksid prije izlaganja otapa se samo djelomično, ali daje šablonsku površinu sa legirajućim elementima obogaćenim da omogući brzu reformu. Vrijeme repasivacije je vrijeme potrebno da gustina struje korozije padne ispod 10 µA/cm2 kada se poremećeno stanje ukloni.

Kvantitativne stope repasivacije nakon poremećaja kiseline

Kontrolisani testovi su rađeni u 20% NH₄HSO₄ na 110 stepeni (normalni pH 4,0) sa kiselinom koja je poništena na pH 1,5 dodavanjem sumporne kiseline tokom 1 sata i nakon toga vraćanjem na pH 4,0. Pokazalo se da se ponašanje repasivacije razlikuje za različita vremena prije{6}}izlaganja. Debljina oksida je 1,5-2,0 nm uz prethodno -izlaganje na zraku u trajanju od 1 sata. Naboj korozije tokom poremećaja je 15–25 mC/cm². Period repasivacije je 5-12 min kada se pH vrati na 4,0, a ukupni gubitak metala po poremećaju je 0,5-0,8 µm. Nakon 6 h prethodnog izlaganja, debljina oksida je 2,5–3,0 nm, korozijsko punjenje je 10–15 mC/cm2, vrijeme repasivacije je 3–6 min i gubitak metala je 0,3–0,5 µm po poremećenju. Uz prethodnu ekspoziciju od 24 sata, debljina oksida je 3,0-4,0 nm, naboj korozije je 5-10 mC/cm^2, vrijeme repasivacije je smanjeno na 2-4 minute i gubitak metala je smanjen na 0,15-0,30 µm po ispadu. Prethodno izlaganje od 7 dana rezultira debljinom oksida od 5-6 nm, smanjenjem korozionog naboja na 3-6 mC/cm2, vremenom repasivacije od 1-2 minute i gubitkom metala od samo 0,10-0,20 µm po ispadu. Nasuprot tome, svježa ukiseljena površina, s malo ili nimalo izlaganja zraku i debljinom oksidnog filma manjom od 0,5 nm, ima korozijsko punjenje od 30-50 mC/cm2, period repasivacije od 15-30 minuta i gubitak metala od 1,0-1,5 µm po narušavanju.

Utjecaj ozbiljnosti poremećaja i broja ciklusa na kumulativnu štetu

Što je duže prije{0}}izlaganje, to je veća korist za teže ili produžene poremećaje. Na primjer, poremećaj pH 1,5 tokom 0,5 h uzrokuje da epruveta sa 1 h pre-izlaganja izgubi 0,4-0,6 µm metala, dok epruveta sa 24 h pre- izloženosti gubi samo 0,12-0,25 µm. U 2,0-satnom poremećaju pri pH 1,5, uzorak od 1-prije-izloženog 1 sata gubi 0,8-1,2 µm, dok uzorak od 24- gubi 0,20-0,35 µm. Za ozbiljnije poremećaje na pH 1,2 tokom 1,0 sata, uzorak od 24 sata prije izlaganja gubi 0,30-0,50 µm, još uvijek mnogo manje nego što bi uzorak od 1 sata izgubio u blažim uslovima. U mnogim uzastopnim nesrećama ukupan gubitak metala je praktično zbir gubitaka. Na primjer, grijač sa 50 poremećaja godišnje u trajanju od 1 sata pri pH 1,5 izgubio bi 25-40 µm godišnje sa 1 sat prije izlaganja, ali 7,5-15 µm godišnje sa 24 sata prije izlaganja.

Pre-Upravljanje tolerancijom poremećaja izloženosti kiselini za grijače stepena 12

Prateća tabela daje preporuke o minimalnom vremenu prije{0}}izlaganja prije početka rada u funkciji predviđene frekvencije poremećaja i predviđenog vijeka trajanja grijača u 20% NH4HSO4 na 110 stepeni.

Očekivani poremećaji po godini Preporučeno minimalno pre-Vrijeme izlaganja prije servisiranja (sati) 24 Željeni vijek trajanja (godine) 1-5 10 Očekivani gubitak metala po poremećaju (mm) 0,15-0,30 Ukupni gubitak metala tokom vijeka trajanja (mm) 0,015-0,030
5–{1}} sati 0,12–0.25 0.012–0,025
20-50 3 7 days 0.10-0.20 0.015-0.030 50-100 2 7 days plus controlled start-up 0.10-0.20 0.020-0.040 >100 1 Ne preporučuje se-proces redizajna N/AN/A
Inženjering izvan pre-kontrole ekspozicije

Repasivacija u velikoj meri zavisi od samog kvaliteta titanijuma. Grade 12 je namijenjen za smanjenje kiseline. Stepen 2 bi imao 5-10 puta veći gubitak metala po poremećaju čak i uz 24-časovno pre{13}}izlaganje. Debljina zida daje mogućnost korozije, zid od 2,0 mm sa 0,20 µm po poremećenju može izdržati 10.000 poremećaja, mnogo više od tipičnog iskustva procesa. Važna je atmosfera prije izlaganja; pre-izlaganje na 50 stepeni na suvom vazduhu dovodi do zgušnjavanja oksida 2-3 puta brže nego na 25 stepeni. Prethodno{20}}izlaganje okruženju-obogaćenom kiseonikom (čisti O 2 ) povećava debljinu oksida 5 puta brže. Ako je grijač već bio u upotrebi s formiranjem pasivnog filma, vrijeme predekspozicije prije prvog poremećaja je manje važno jer je film koji se formira u radu već gust.

Izgradnja informirane specifikacije

Nakon instalacije i prije prvog uključivanja, titanijumski grijaći kalem stepena 12 koji se koristi u 20% amonijum bisulfatu na 110 stepeni sa potencijalnim poremećajima kiseline mora biti prethodno-izložen najmanje 24 sata na čistom, suhom zraku na 20-30 stepeni. Da biste imali više poremećaja od preko 20 godišnje, uspostavite pre{11}}izlaganje od 7 dana. Nakon perioda prije{16}}izlaganja, pokrenite grijač na 50% snage 4 sata u uobičajenoj otopini pH 4,0 kako biste dodatno stabilizirali film prije pune snage nakon puštanja u rad. Za postojeće grijače koji nisu prethodno-izloženi, izvršite kontrolisanu pasivizaciju pomoću 5% azotne kiseline koja cirkuliše na 50 stepeni tokom 2 sata, zatim isperite i izložite zraku 24 sata. Inženjer ostavlja dovoljno vremena za prethodno izlaganje vazduhu kako bi omogućio brzu repasivaciju tokom kiselih poremećaja; čime se minimizira kumulativni gubitak metala i produžava životni vek titanijumskih grejnih kalemova stepena 12 u radu sa amonijum bisulfatom.