Za uranjajući grijač od titanijuma 2 koji se koristi za zagrijavanje 5% otopine natrijum sulfida na 40 stepeni, zašto sulfidni anion (S²⁻) uzrokuje brzu apsorpciju vodonika (200 ppm/mjesečno) i krhkost, dok hlorid stvara samo u istoj koncentraciji?

Titanijum 2 stepena u 5% natrijum sulfida na 40 stepeni apsorbuje vodonik brzinom od 100-300 ppm/mesečno i postaje krt za 1-3 meseca. Sulfidni jon (S 2−) je jak redukcioni agens i inhibira stvaranje zaštitnog TiO 2 premaza. Katodna reakcija uključuje evoluciju vodonika: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − . Kristalna rešetka atomskog vodonika do titanijuma. Suprotno tome, hlorid u istoj koncentraciji uzrokuje samo blagu pitting (0,05-0,10 mm/godišnje) jer se pasivni film još uvijek može formirati.

Mehanizam sulfid{0}}indukovane apsorpcije vodonika

Sulfid će reagovati sa površinom titanijuma i stvoriti titanijum sulfid (TiS) koji nije zaštitnik. Potencijal otvorenog-kola se kreće na -0,8 do -1,0 V u odnosu na Ag/AgCl, gdje je dominantna katodna reakcija evolucija vodonika. Brzina apsorpcije vodonika je povezana sa sadržajem sulfida.

Kvantitativna apsorpcija vodika naspram koncentracije sulfida

Koncentracija Na2S (%) H Apsorpcija (ppm/mjesec)Vrijeme do 200 ppm H (mjeseci Failure Mode 0.5 20-50 4-10 Krhkost 1.0 40-80 2.5-5 Krhkost 2.0 60-120 1.7-3.3 Krtost 5.0 100-200 1-2 Brza krhkost 10.0 150-300<1 Immediate Material Selection Guide for Sulfide Service

Koncentracija sulfida % Preporučeni materijal Očekivani vijek trajanja (1,5 mm zid)
<1 Grade 7 titanium 1-2 years 1-5 Grade 7 + cathodic protection 6-12 months >5 PTFE or tantalum coated >5 godina
Informirana specifikacija

Nemojte koristiti rastvore sulfida sa titanijumom 2. stepena. Koristite Grade 7 (paladij inhibira H apsorpciju) ili grijače obložene PTFE. Inženjer bira materijale koji su otporni na vodikovu krtost.