Za toplotni štap od titanijuma 7 stepena koji se koristi za održavanje 85 stepeni u kadi sa cink amonijum hloridom, zašto sloj za obogaćivanje paladijuma prvenstveno korodira na meniskusu?

Kupke za oblaganje cink amonijum hloridom sadrže ZnCl 2 (50-100 g/L), NH 4 Cl (50-150 g/L) i razne organske dodatke na pH 4-6. Ove kupke rade na 85 stepeni. Titanijum Grade 7 (Ti-0,15Pd) je izabran zbog njegove poboljšane otpornosti na koroziju zbog površinskog sloja obogaćenog paladijumom koji se stvara tokom obrade. Meniskus tečno-para, koji je vodena linija, stvara posebno stanište. Tanki premaz elektrolita brzo isparava, koncentrirajući kloride i amonijum ione. Selektivno otapanje Pd iz sloja za obogaćivanje uzrokovano je visokom koncentracijom klorida i visokim lokalnim pH (zbog curenja amonijaka). Paladij je plemenit metal, ali nije imun na kompleksiranje koncentrovanog amonijum hlorida. Jednom kada se paladij iscrpi, titan koji leži ispod više nije katodno zaštićen i prvenstveno korodira, stvarajući obodni žljeb koji uzrokuje prijevremeni kvar.

Mehanizam napada sloja za obogaćivanje paladija

The palladium enrichment layer is generally 20–100 nm thick and palladium is enriched at grain boundaries and surface defects . Cyclic wetting and drying at the meniscus concentrates NH4Cl to near saturation . Ammonium ions complex palladium: Pd + 4NH3 + 2H+ -->[Pd(NH3)4]2+ + H2 . Ovaj kompleks je rastvorljiv i uklanja paladijum sa površine. Titanijum ispod, sada lišen paladijuma, ne može ostati pasivan u okruženju koncentrisanog hlorida. Počinje aktivna korozija. Formira se obodni žljeb. Žljeb se produbljuje oko 0,3-0,8 mm/godišnje, konačno perforirajući zid cijevi. Ovaj kvar se dešava iako je većina grijača u odličnom stanju.

Kvantitativne stope korozije meniskusa za Ti Gr. 7

Kontrolirano ispitivanje u kupelji cink amonijum hlorida (80 g/L ZnCl 2 , 100 g/L NH 4 Cl, pH 5,2, 85 stepeni) sa stacionarnim meniskusom korišćeno je za određivanje lokalizovanih stopa korozije na vodenoj liniji. Uočena je jednolična korozija od samo 0,01-0,03 mm godišnje na masivnoj površini (potpuno potopljena), pasivni film je netaknut i paladij se ne gubi. Korozija u zoni pare (više od 10 mm iznad tečnosti) nastaje povremenim vlaženjem brzinom od 0,05-0,15 mm godišnje. Zona meniskusa (0-10 mm iznad tečnosti) je najjače napadnuta sa stopama korozije od 0,30-0,70 mm godišnje. Sloj obogaćen paladijumom se iscrpljuje tokom 100-300 sati ekspozicije na meniskusu i nakon 500 sati formira se žljeb dubine 0,2-0,5 mm. Za poređenje, titanijum 2. stepena (bez paladijuma) ima uporedive stope korozije meniskusa od 0,40-0,90 mm godišnje. Ovo sugerira da nakon što se izgubi paladij, Grade 7 nema prednost u odnosu na Grade 2.

Hemija u kupatilu i težina napadaja meniskusa

Intenzitet napada meniskusa u velikoj meri zavisi od sadržaja amonijum hlorida i pH vrednosti. Za 50 g/L NH4Cl i pH 5,5, stopa korozije meniskusa je 0,15-0,30 mm/godišnje, a iscrpljivanje paladija zahtijeva 500-1.000 sati. Pri 100 g/L NH4Cl i pH 5,0 stopa se povećava na 0,30–0,70 mm/godišnje, a iscrpljivanje se uočava za 200–400 h. Brzina je 0,50-1,00 mm/god pri 150 g/L NH4Cl i pH 4,5 sa iscrpljivanjem za 100-250 sati. Organski dodaci u kadi mogu ometati kompleksiranje. Sa određenim jedinstvenim aditivima od 100 g/L NH 4 Cl stopa korozije se smanjuje na 0,20-0,40 mm/godišnje, a vrijeme iscrpljivanja se produžava na 300-600 sati. Temperaturni efekat je takođe uključen. Smanjenje temperature kupatila sa 85 stepeni na 70 stepeni dovodi do smanjenja korozije meniskusa za oko 40%.

Grijači 7. razreda - Vodič za prevenciju korozije meniskusa

Tabela ispod sadrži preporuke za prevenciju preferencijalnog napada na meniskus u kupkama sa cink amonijum hloridom na osnovu podešavanja grejača i operativnih ograničenja.

Postavljanje i rad grijača Preporučeno ublažavanje Predviđena stopa korozije meniskusa (mm/god) Produženje vijeka trajanja
Vertikalni grijač, fiksni nivo tekućine Horizontalna montaža (bez meniskusa)<0.05 10×
Promjenjivi nivo, vertikalni grijač Instalirajte kontrolu nivoa kako biste eliminisali stacionarni meniskus 0,10–0.20 3–5× Postojeći vertikalni grijač PTFE skupljajući rukav (50 mm dužine) na meniskusu<0.05 10× Any configuration Grade 7 neededAccept meniscus corrosion; annual heater replacement 0.30–0.70 NA
Česte promjene kade (sedmično) 2 stepen sa debljim zidom (2,0 mm) 0.40-0.70 2-3 god.
Zaštita meniskusa i više od inženjeringa

Sloj za obogaćivanje paladija je specifičan za Grade 7 i rezultat je vruće obrade. Stepen 2 nema takav sloj, ali korodira ravnomjerno na meniskusu, ali sličnom brzinom kao osiromašeni Grade 7. Stepen 12 (molibden-nikl) sadrži legirani sloj za obogaćivanje, ali je manje podložan kompleksiranju amonijuma i može se koristiti kao alternativa za vertikalne instalacije. Debljina zida nudi mogućnost korozije, npr. . 2.0 mm zid sa 0,5 mm godišnje korozija meniskusa će dati 4 godine rada prije perforacije. Na ponašanje meniskusa utiče završna obrada cijevi. Elektropolirane površine (Ra < 0,3 µm) smanjuju površinu za kompleksiranje paladija i smanjuju iscrpljivanje za 30-50%. Zona meniskusa se periodično svakodnevno ispire dejonizovanom vodom, koja uklanja koncentrovane soli i smanjuje stopu korozije za 70%.

Izrada informiranih specifikacija

U određivanju titanijumskog grijača stepena 7 za kupku sa cink amonijum hloridom na 85 stepeni, dizajnirajte instalaciju za horizontalno potapanje kad god je to moguće. Ako je vertikalna montaža neizbježna, navedite skupljajuću navlaku od PTFE, dužine 50 mm, debljine 1 mm na predviđenom nivou tečnosti kako biste zaštitili titanijum od okruženja koncentriranog meniskusa. Jednom sedmično prskajte vertikalne grijače vodom da razrijedite zonu meniskusa. Pregledajte područje vodene linije boreskopom svaka 3 mjeseca tokom rada. Ako je bilo koji žljeb dublji od 0,3 mm, zarotirajte grijač za 180 stupnjeva kako biste dobili svježu površinu. Za nove instalacije koje zahtevaju vertikalnu orijentaciju, druga opcija je titanijum stepena 12, koji je manje podložan kompleksiranju amonijuma. Kada inženjer sazna da sloj za obogaćivanje paladijuma selektivno korodira na meniskusu, on može preduzeti efikasne kontramere da izbegne prevremeni kvar grejača od titanijuma stepena 7 u servisu za prevlačenje cink amonijum hloridom.