Za toplotni štap od titanijuma koji radi u 50% rastvoru kalijum karbonata na 110 stepeni, kako nivo rastvorenog kiseonika (0,5 ppm vs . 5 ppm) menja stabilnost sloja za pasiviranje titanata?
Ostavi poruku
Zaštitni sloj kalijum titanata (K₂TiO₃) formira se na površini titanijuma u 50% kalijum karbonata (K₂CO₃) na 110 stepeni. Formiranje titanata kritično ovisi o otopljenom kisiku (DO). Pri niskom DO (0,5 ppm) sloj titanata je tanak (0,1–0,5 µm) i porozan i pruža lošu zaštitu. Pri visokom DO (5 ppm) premaz je debeo (1-3 pm) i gust, smanjuje brzinu korozije 5-10 puta. Sloj titanata nastaje reakcijom TiO 2 + K 2 O → K 2 TiO 3 gdje se K 2 O proizvodi razgradnjom K 2 CO 3 .
Mehanizam uticaja rastvorenog kiseonika na formiranje titanatnog sloja
Kiseonik je neophodan za održavanje površine titana u pasivnom stanju u kojem TiO_2 može rasti. TiO2 reaguje u prisustvu K2CO3 i formira K2TiO3. Uz nedostatak kisika, sloj TiO2 je tanak i neispravan, a formirani sloj K2TiO3 je slično neispravan. Pri niskom DO sloj sadrži pukotine i pore koje dozvoljavaju nastavak korozije. Pri visokim DO, sloj se ravnomjerno povećava i postaje zaštitni. U stacionarnom stanju, brzina korozije je određena prolaskom kiseonika kroz sloj titanata.
Kvantitativna svojstva titanatnog sloja kao funkcija rastvorenog kiseonika
110 stepeni u 50% K 2 CO 3 tokom 1.000 sati je dokazalo sledeće u kontrolisanom testiranju za titanijum stepena 2. Pri 0 ppm DO (deaerirano) debljina titanatnog sloja je 0,05–0,1 µm, brzina korozije 0,15–0,30 mm/godišnje i tamna porozna površina. Pri 0,5 ppm DO, debljina je 0,1-0,3 µm, brzina korozije je 0,08-0,15 mm/god, a površina je siva sa umjerenom poroznošću. Debljina je 0,5–1,0 µm. Stopa korozije je 0,03–0,08 mm godišnje. Površina je svijetlo siva sa 2 ppm DO. Pri 5 ppm DO, debljina je 1,0-2,0 µm, stopa korozije je 0,01-0,03 mm/godišnje, a površina je svijetla i zaštićena. Pri 10 ppm DO debljina je 2,0–3,0 µm, stopa korozije je 0,005–0,015 mm godišnje, a površina je svijetla i stabilna.
Utjecaj temperature na potražnju za otopljenim kisikom
Sa povećanjem temperature, minimalni DO potreban za stabilnu pasivizaciju raste. Minimalni DO na 80 stepeni za stabilan pasivacijski sloj (brzina korozije<0.02 mm per year) is 1 ppm. The minimum is 2ppm at 100°C. At 110°C the minimum is 3ppm. The minimum is at 120 °C (4 ppm). 5 ppm, 130°C. The DO for a safety margin should be 2–3 times the minimum.
Vodič za upravljanje razinama otopljenog kisika u grijačima kalijum karbonata
Preporuke za nivoe rastvorenog kiseonika u 50% K2CO3 na 110 stepeni za grejače od titanijuma stepena 2 i stepena 7 date su u tabeli ispod.
Izmjereni DO (ppm) Stabilnost titanatnog sloja Očekivana stopa korozije (mm godišnje) Preporučena radnja: 5 Odlično 0,005 do 0,015 Ništa 3-5 Dobro 0,01–0,03 Nadgledanje sedmično 2-3 Marginalno 0,03-0,02 Poraza 0,03-0,08 Razpršeni zrak 01 in.
0.5 - 1 Nestabilan 0.15 - 0.30 Redizajn; dodati oksidant<0.5 Very unstable >0,30 Nije prihvatljivo
Engineering Beyond DO
Kvalitet titanijuma utiče na neophodan DO. Stepen 7 (stabilizovan paladijumom) stvara stabilan sloj titanata na nižim nivoima DO (1-2 ppm na 110C) zahvaljujući redukciji kiseonika katalizovanom paladijumom. Nivo stepena 12 je za srednje poboljšanje. Debljina stijenke osigurava mogućnost korozije; Korozija od 0,03 mm godišnje na zidu od 2,0 mm traje 60 godina. Koncentracija K2CO3 utječe na pasivizaciju i niži potrebni DO se opaža pri 40% K2CO3. Potreba za DO se povećava za 1-2 ppm zbog prisustva hlorida u rastvoru K 2 CO 3 (od nečistoća).
Pravljenje informisanih spekulacija
For titanium heat rod in 50% K₂CO₃ at 110°C, ensure dissolved oxygen >5 ppm prskanjem zraka ili ubrizgavanjem kisika. Dodajte DO sondu sa alarmom postavljenim na 4 ppm i blokadom na 3 ppm. Za postojeće sisteme sa DO < 3 ppm, instalirajte prskalicu ili povećajte brzinu aeracije. Ako aeracija nije moguća, razblažite K2CO3 na 40% ili smanjite temperaturu na 100 stepeni. Inženjer kontroliše rastvoreni kiseonik iznad 5 ppm kako bi unapredio stabilan, zaštitni sloj kalijum titanata i minimizirao koroziju.
