Kada se električni grijaći element od titanijuma koristi za zagrijavanje mješovitog kiselog istrošenog kiselog rastvora (klorovodična 8% + fluorovodična 2%) na 85 stepeni, zašto je potreban titanijum 12. bez obzira na debljinu zida?
Ostavi poruku
Osnovni kompromis-u odabiru titanijuma za mješovito kiseljenje
Istrošena kisela kiselina iz proizvodnje nerđajućeg čelika sadrži 8% hlorovodonične kiseline (HCl) i 2% fluorovodonične kiseline (HF) na 85 stepeni. U ovoj mešavini, HF napada pasivni TiO 2 premaz i formira rastvorljive titanijum fluoride, dok agresivne hloridne jone obezbeđuje HCl, tako da titanijum stepena 2 (komercijalno čist) brzo korodira. 3-8 mm/god. stopa korozije za stepen 2 u 8% HCl% HF2 će na stepenu 8% HCl {{9 mm za HF2. za 3-8 meseci. Molibden i nikl u titanijumu 12 razreda (Ti-0,3%Mo-0,8%Ni) stabilizuju pasivni film u redukcionim i kompleksnim kiselim uslovima. Stopa korozije stepena 12 u istom rastvoru je 0,05-0,15 mm godišnje, što je 50-100 puta niže od stepena 2. Ovo istraživanje ilustruje odsustvo bilo kakve izvodljive debljine zida 2. stepena sa prihvatljivim vekom trajanja i potrebu za stepenom 12 bez obzira na debljinu zida.
Mehanizam HF napada: Utjecaj na mehanički integritet
HF is one of the few acids that assaults titanium aggressively because fluoride ions complex titanium ions, inhibiting the creation of a stable passive coating. The reaction is Ti + 6HF -->TiF_6 ^2- + 2H^+ + 2H_2 . Ova reakcija nije difuzno-ograničena nego hemijska reakcija, a brzina korozije ne zavisi od pasivnog filma već samo od izložene metalne površine. ASTM G31 testovi uranjanja pokazuju da titanijum stepena 2 ima stopu korozije u 8% HCl + 2% HF na 85 stepeni od 5 mm godišnje (tipično). Primjenjuje se linearna kinetika. d=k * t. Za vijek trajanja od 5 godina potrebna debljina stijenke bi bila 25 mm-što nije izvodljivo za proizvodnju cijevi grijača.
Titanijum stepena 12 ima 0,3% molibdena i 0,8% nikla. Molibden povećava otpornost pasivnog filma na redukcijske kiseline tako što proizvodi okside molibdena (MoO 2 , MoO 3 ) koji nisu osjetljivi na kompleksiranje fluorida. Nikl poboljšava katodnu rekombinaciju vodonika, što minimizira apsorpciju vodonika i izbjegava krhkost hidrida. Za istu miješanu kiselinu stopa korozije stepena 12 je 0,10 mm godišnje. Za životni vek od 5 godina, debljina zida od 1,0 mm (0,5 mm dopuštenje korozije + 0.5 mm strukturno) je neophodna i potpuno je ostvariva.
Utjecaj na termičke performanse: ujednačeno na svim nivoima
Toplotna provodljivost Stepen 2 i Grade 12 imaju sličnu toplotnu provodljivost (Grad 2: 17 W/m·K; Stepen 12: 14,5 W/m·K na 85 stepeni). Niža provodljivost od 15% Grade 12 povećava gubitak provodne temperature za oko 0,3 stepena za zid od 1,5 mm, što je zanemarivo. Stoga nema termičke kazne u nadogradnji na 12. razred.
Sinteza{0}}o kompromisa: Obavezna ocjena 12
Stepen stepena korozije (8% HCl + 2% HF, 85 stepeni) Potreban zid za 5 godina životnog vijeka. Preporučena izvodljivost proizvodnje?
Stepen 2 (Ti-CP) 5,0 mm/god. 25 mm Nije moguće Ne
Stepen 2 (Ti-CP) sa faktorom sigurnosti 3x5,0 mm/god. 75 mm Ne nemoguće
Grade 7 (Ti-0,15% Pd) 2,0 mm/god. 10 mm Nemoguće (ne može savijati zid od 10 mm)Ne
Grade 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) 0,10 mm/godišnje 1,0 – 1,2 mm Da Da
12. razred (deblji za marginu) 0,10 mm/godišnje 1,5 mm Da Da (preporučeno)
Čak i dobar stepen 7 (Ti-Pd) korodira u kombinacijama koje sadrže HF- brzinom od 2,0 mm godišnje, pošto paladijum ne otporan na kompleksiranje fluorida. Samo legure koje sadrže molibden- (razred 12 ili više) pružaju dovoljnu otpornost.
Post-Obrada zavara i inženjering stanja površine Više od ocjene
Površina mora biti bez kontaminacije gvožđem i toplotne boje da bi se postigla nominalna otpornost na koroziju stepena 12 u kombinovanoj HCl-HF kiselini. Oksidirani premaz se može ukloniti, a otpornost na koroziju povratiti naknadnim-zavarivanjem u 10 % HNO₃ + 2 % otopini HF (ista mješavina kiselina) u trajanju od 5 do 10 min. Stupanj 12 zahtijeva dodatnu pažnju na zone zavara, zona{10}}zahvaćena toplinom (HAZ) može imati donekle smanjen sadržaj molibdena uzrokovan segregacijom. HAZ se obnavlja do svoje pune otpornosti na koroziju, a mikrostruktura se homogenizira nakon{12}}žarenja na 650 stepeni u trajanju od 1 sata. Bez žarenja, HAZ može korodirati 2-3 puta brže od osnovnog metala, ostavljajući zid od 1,5 mm sa efektivnim vijekom trajanja od 3-4 godine umjesto 15+.
Zaključak: potrebna debljina zida za 12. razred
Ako zagrijavate miješanu kiselinu istrošenu kiselinu od kiselog krastavca (8% HCl + 2% HF) na 85 stepeni sa električnim grijaćim elementom od titanijuma, morate koristiti titanijum stepena 12, bez obzira na debljinu stijenke koju imate. I Grade 2 i Grade 7 će korodirati brzinom od 2 do 8 mm godišnje, tako da bilo koja praktična debljina zida (ispod 5 mm) neće biti prikladna za više-godišnju upotrebu. Stepen 12, 0,3% molibdena, 0,8% nikla korodira na 0,05–0,15 mm godišnje, stoga će normalan zid od 1,2–1,5 mm imati vijek trajanja od 8–15 godina. Preporučena specifikacija je za bešavne titanijumske cijevi razreda 12, sa debljinom stijenke od 1,5 mm, i dekarenjem nakon zavara i žarenjem nakon zavara svih zavarenih spojeva. Dajte proizvođaču specifične koncentracije HF i HCl da provjeri brzinu korozije. Jednom kada je odabrana odgovarajuća klasa (Grade 12), debljina zida je sekundarna varijabla. HF-kiseline koje sadrže nikada ne bi trebale biti navedene kao Grade 2 bez obzira na debljinu zida.
