U grijaču od titanijumskog omotača podvrgnutom svakodnevnom čišćenju sa 10% fosforne kiseline na 80 stepeni, kako kvalitet vode za ispiranje (na slavinu u odnosu na dejonizovanu) utiče na kinetiku repasivacije i naknadno piting u radu?

Grejači sa titanijumskim omotačem izloženi su naizmeničnim uslovima korozije i ispiranja u industrijskim procesima sa svakodnevnim ciklusima čišćenja korišćenjem 10% fosforne kiseline na 80 stepeni. Kvalitet vode za ispiranje između ciklusa čišćenja važan je za određivanje kinetike repasivacije površine titanijuma. Dejonizovana voda otpornosti veće od 1 MΩ·cm koristi se za brzu repasivaciju i stabilan pasivni film se formira za 10-30 minuta. Prisustvo hlorida (prosječne koncentracije u vodi iz slavine su 50-200 ppm) i drugih jona u vodi usporava repasivaciju, što rezultira produženim vremenom za razvoj stabilnog sloja, u rasponu od 2 do 6 sati. Štaviše, adsorbovani hloridi ostaju na površini i deluju kao mesta za početak rupičenja u kasnijoj upotrebi. Karakter vode za ispiranje ima direktan uticaj na gustinu udubljenja i vijek trajanja grijača.

Utjecaj vode za ispiranje na kinetiku repasivacije

Izlaganje 10% fosforne kiseline ostavlja površinu titanijuma u aktivnom ili polu{1}}pasivnom stanju. Ispiranje eliminira kiselinu, ali i kontrolira hemiju otopine u kojoj se odvija repasivacija. Čisto okruženje -niske provodljivosti dejonizovane vode omogućava ravnomeran rast pasivnog sloja titanijuma. Odsustvo neprijateljskih jona omogućava stvaranje gustog stehiometrijskog TiO₂ sloja. Hloridni joni se dodaju vodi iz slavine koji se vezuju za površinu titana i natječu se s kisikom za mjesta adsorpcije. Hloridi usporavaju rast pasivnog sloja i sami mogu biti zarobljeni ispod oksida koji se razvija, ostavljajući slabe tačke koje će biti početna mjesta za rupice prilikom vraćanja u rad grijača. Vrijeme repasivacije je vrijeme potrebno da gustina struje korozije padne ispod 1 µA/cm² nakon ispiranja.

Kvantitativna vremena repasivacije i stope udubljenja za različite kvalitete vode za ispiranje

Controlled testing of Grade 2 titanium coupons, immersed for 1 hr daily in 10% phosphoric acid at 80°C, followed by a 15-min rinse and then immersion in 3% NaCl at 60°C to replicate service, has established the following behaviour over 30 cycles. Repassivation time: 10-30 min with deionised water rinse of 18 MΩ·cm resistivity. Passive film thickness: 3-5 nm after 1 hour. Pitting density in future service: 0-5 pits per cm². Maximum pit depth after 500 hours: 0-20 μm. This is considered a good performance. The repassivation period is 30-90 min, the film thickness is 2-4 nm after 1 hr, pitting density is 5-20 pits/cm2 and pit depth is 20-80 um with softened tap water of 10,000 Omega.cm resistivity and 20 ppm chloride. This is good performance. For ordinary tap water (2,000 Ω .cm resistivity, 100 ppm chloride), repassivation duration is 1–3 h, film thickness is 1–3 nm after 1 h, pitting density is 20–80 pits per cm2, and pit depth is 80–200 µm, moderate to poor. Using hard tap water (resistivity 500 Ω.cm, chloride 200 ppm) the repassivation duration is 3-6 hours, film thickness 1-2 nm after 1 hour, pitting density >80 pits/cm2 and pit depth >200 µm, što je neprihvatljiva izvedba.

Utjecaj vremena i temperature ispiranja na kvalitetu repasivacije

Efikasnost ispiranja zavisi od parametara ispiranja i kvaliteta vode. Na primjer, 5-minutno ispiranje dejoniziranom vodom proizvodi 80% repasivacije postignute 30-minutnim ispiranjem. Čak i ako koristite vodu iz slavine sa 100 ppm hlorida, 60-minutno ispiranje ne pruža isti nivo repasivacije kao 10-minutno ispiranje dejonizovanom vodom. Temperatura ispiranja je takođe važna. I za dejonizovanu i za vodu iz slavine, toplo ispiranje na 40 stepeni poboljšava kinetiku repasivacije za 30-50% u poređenju sa ispiranjem hladnom na 20 stepeni. Međutim, topla voda iz slavine može koncentrirati kloride kada se osuši i pogoršati situaciju. Završno prskanje dejonizirane vode nakon primarnog ispiranja je korisno za sve kvalitete vode.

Vodič za odabir kvalitete vode za ispiranje Operacija čišćenja fosfornom kiselinom

Sljedeća tabela daje preporuke za kvalitet vode za ispiranje u dnevnim ciklusima čišćenja sa 10% fosforne kiseline na 80 stepeni na osnovu željene otpornosti na udubljenje i vijeka trajanja u naknadnom servisu koji sadrži klorid-.

Željena gustina udubljenja (jame/cm2) nakon 500 sati Maksimalno dozvoljeni hlorid u vodi za ispiranje (ppm) Minimalna preporučena otpornost vode za ispiranje (Ohm-cm) Preporučeno trajanje ispiranja (minuta) Potrebno konačno ispiranje<5 <10 >100,000 15 Da (DI sprej)
5-20 10-50 10 000-100 000 20 Preporučeno
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Kvalitet titanijuma utiče na kinetiku repasivacije. Stepen 7 (stabiliziran paladijum) re-pasivira 2-3 puta brže od Grade 2 bez obzira na kvalitet vode za ispiranje, čime se smanjuje osjetljivost na kontaminaciju hloridima. Debljina stijenke daje dopuštenje udubljenja. Zid od 2,0 mm sa umjerenim udubljenjem zbog pranja vode iz slavine može preživjeti 5-8 godina, 1,2 mm bi prije propao. Procedura sušenja nakon ispiranja je važna, ostatak vode je uklonjen vrelim vazduhom na 60 stepeni u trajanju od 10 minuta kako bi se izbegla područja koncentracije hlorida. Kada je zapremina dejonizovane vode ograničena, dvostepeno ispiranje (voda iz slavine praćena dejonizovanom vodom) je isplativ kompromis.

Pravljenje informisanih spekulacija

Za grijač od titanijumskog omotača koji je izložen svakodnevnom čišćenju sa 10% fosforne kiseline na 80 stepeni, a zatim se koristi u hloridnoj sredini, navedite dvostepeno ispiranje, koje se sastoji od početnog ispiranja vodom iz slavine u trajanju od 1 min, nakon čega slijedi završno ispiranje dejoniziranom vodom od 18 MΩ0 stepena hlorida min. Voda za završno ispiranje mora biti < 10 ppm hlorida. Ako nema de-jonizovane vode za postojeće instalacije, dodajte de{12}}uložak za de{12}}u liniju za ispiranje ili povećajte vrijeme ispiranja na 60 minuta uz prisilno sušenje na zraku. Prilikom puštanja u rad, procijenite potencijal ponovne pasivacije probnog kupona nakon postupka ispiranja. Vrijednost manja od -0,1 V u odnosu na Ag/AgCl u 3% NaCl ukazuje na djelomičnu repasivaciju i duže ili bolje ispiranje. Inženjer koristi dejoniziranu vodu za ispiranje, a ne vodu iz slavine, tako da dolazi do brze repasivacije i da nema daljeg udubljenja u radu.