Za proizvodnju pigmenta (TiO₂ putem procesa hlorida) Zagrevanje rastvora feri hlorida (25%) na 70 stepeni, koja legura titana je otporna na abraziju-Koroziju od čvrstih čestica TiO₂?

Hloridni postupak za sintezu pigmenta titanijum dioksida (TiO 2 ) koristi 25% rastvor željeznog hlorida (FeCl 3 ) na 70 stepeni kao sredstvo za hlorisanje. Otopina sadrži suspendirane TiO2 čestice (1-10 ​​µm prečnika) koje su vrlo abrazivne. Cijevi za grijanje uronjene u ovu suspenziju su istovremeno izložene abraziji (mehaničko uklanjanje materijala čvrstim česticama) i koroziji (elektrohemijsko otapanje izloženog metala). Ova sinergijska-abrazijska-korozija dovodi do znatno viših stopa gubitka materijala nego bilo koji mehanizam sam. Studija procjenjuje otpornost na abraziju i koroziju titanijumskih razreda (2, 7, 12 i 24) u željeznom hloridu napunjenom TiO 2 i definira optimalnu leguru za ovu uslugu.

Mehanizam abrazije korozije
Na titanijumu se pasivna zaštitna prevlaka neprekidno uništava udarom čestica u korozivnoj suspenziji sa česticama. Agresivna otopina FeCl3 izlaže svježi goli titanij koji je brzo korodirao, a zatim ponovo pasivirao, samo da bi se novi film uklonio sljedećim udarom čestica. Faktor sinergije (ukupno habanje/zbir čiste abrazije i čiste korozije) je između 2 i 10 za legure titana.

Kritični parametri : Tvrdoća čestica (TiO2 je tvrd, Mohs 6-7) Oblik čestice (Ugaone čestice su abrazivnije) Brzina (Veća brzina povećava energiju udara) Ugao udara (Normalni udari uzrokuju više štete nego bljesak)

Uporedni testovi
Testovi korozije kontrolirani erozijom muljne smjese- sa rotirajućim diskom (linearna brzina 2 m/s, TiO2 čestice 10 wt%, FeCl3 25%, 70 stepeni, 100 h):

Stepen 2 (komercijalno čist): Pasivni film se brzo uklanja. Brzina korozije pri abraziji 0,8-1,2 mm/god. Duboke udubljenja i udubljenja na površini. Nakon 100 h gubitak težine je jednak penetraciji od 0,1 mm. Ocena 2 ne radi.

Stepen 7 (Ti-0,15Pd): Paladij proizvodi katodnu modifikaciju neznatno poboljšavajući otpornost na koroziju, ali ne povećavajući tvrdoću. Stopa abrazije-korozije je 0,5-0,9 mm/god. To je više od 2. klase, ali još uvijek visoko. Meka matrica (~180 HV tvrdoća) se lako haba.

Stepen 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) Tvrdoća je podignuta na oko 200-220 HV pomoću molibdena i nikla. Stopa abrazije-korozije je 0,3-0,6 mm godišnje. Dobro za umjerenu uslugu, ali ne i najbolju. Poboljšane performanse su rezultat čvršće površine, a ne povećane otpornosti na koroziju.

Stepen 24 (Ti-6Al-4V-0.1Ru): alfa-beta legura tvrdoće 320-360 HV (žarena), termički obrađena do 380-400 HV. Rutenijum (0,1%) daje otpornost na koroziju sličnu stepenu 7. Stopa abrazije-korozije: 0,08-0,15 mm/godišnje, 5-10 puta bolje od stepena 2. Tvrda površina otporna je na udar čestica i tako duže održava pasivni film. Nakon 100 h uočeno je samo površinsko grebanje, bez grebanja.

Tvrdoća kao kritični parametar
Tvrdoća stepena titana (HV, žareno) Abrazija-Stopa korozije (mm/godišnje) Faktor relativnog vijeka trajanja Faktor troškova
Ocjena 2 150-180 0.8-1.2 1x 1,0x
Ocjena 7 150-180 0.5-0.9 1.3-1.6x 1,4x Ocjena 12 200-220 0.3-0.6 2-3x 1,3x
Stepen 24 (žareno) 320-360 0.08-0.15 6-12x 2,0-2,5x
Razred 24 (starost) 380-400 0.05-0.10 10-15 puta 2,2-2,8 puta
Hastelloy C-276 (za referencu) 250-300 0.08-0.12 Slično razredu 24 3.5-4.0x
Aplikaciona matrica za grijače TiO2 gnojiva
Servisni uvjet Čestice/cm3 Veličina čestica Brzina protoka Preporučena Titanijumska legura Očekivani vijek trajanja (1,65 mm zid)
Niska količina čvrstih materija, mala brzina<5 wt% <5 µm <1 m/sec Grade 12 3-5 years
Tipične umjerene čvrste tvari 5-15 wt %5-15 µm 1-2 m/s Grade 24 (žareno) 5-8 godina
Visoka čvrsta materija 15-25 tež.% 10-50 µm 2-3 m/sek Grad 24 (stari) 4-6 godina
Any service with big angular particles >50 µm 3 m/s Grade 24 sa debljim zidom (2,5 mm) 5-7 godina
Severe service (reboiler, high turbidity)Any Any >3 m/s Grade 24 ili Hastelloy C-276 Specificiran dizajn
Praktične implikacije
Titanijum 24 stepena (Ti-6Al-4V-0.1Ru) nudi najbolju otpornost i na abraziju i na koroziju u proizvodnji pigmenata zagrevanjem feri hlorida (25%) sa suspendovanim TiO₂ česticama na 70 stepeni. Njegova visoka tvrdoća (320-400 HV) sprečava udar čestica, dok rutenijum daje otpornost na koroziju uporedivu sa stepenom 7. Očekivani životni vek sa zidom od 1,65 mm je 5-8 godina-6-12 puta duži od stepena 2. Stepen 12 je adekvatan za niske brzine ili niske čvrste materije u normalnim uslovima, ali će otkazati Ne preporučuje se nikakva usluga čestica u ovoj okolini razreda 2 i 7. Za razred 24, naručite žareno ili odležano stanje prema specifikacijama tvrdoće. Za novu instalaciju, uzmite u obzir cijevi Grade 24 sa zidom od 2,0 mm za dodatnu sigurnosnu marginu. - Uspostavite godišnji program ultrazvučnog nadzora debljine na krivinama i ulaznim zonama gdje je udar čestica najjači. Ako imate grijač Grade 2 ili Grade 12 koji prerano pokvari, razmislite o nadogradnji na Grade 24 u vrijeme sljedeće zamjene. Povećani trošak razreda 24 (2-2,5 puta više od razreda 2) kompenzira se dužim vijekom trajanja i manjim vremenom zastoja u zamjeni grijača.