Kako za titanovo toplotno palico, potopljeno v 0,5-odstotno raztopino fluorovodikove kisline z 2-odstotno dušikovo kislino pri 40 stopinjah, razmerje med HNO₃ in HF (2:1 proti . 5:1) spremeni morfologijo korozije od luknjičaste do enakomernega redčenja?

Razmerje med HNO3 in HF v mešanici fluorovodikove (HF) in dušikove (HNO3) kisline nadzira morfologijo korozije. Pri nizkem razmerju 2:1 (npr. . 0.5% HF + 1% HNO3) zaradi nepopolne pasivacije prevladuje luknjastost. Pri visokem razmerju (5:1, na primer 0,5 % HF + 2.5 % HNO₃) prevladuje enakomerno redčenje, ker oksidirajoča nitratna prevleka preprečuje lokalizirano razgradnjo. Do tega prehoda pride, ker dušikova kislina oksidira površino titana in spodbuja pasivacijo, medtem ko fluorovodikova kislina raztopi pasivni film.

Mehanizem morfološkega prehoda s kislinskim razmerjem

Dušikova kislina je oksidant in ustvarja zaščitno prevleko TiO₂ na titanu. Fluorovodikova kislina raztopi TiO2 v topni TiF6^2- . Pri visokih koncentracijah HNO3 glede na HF stopnja ustvarjanja filma presega hitrost razpada filma in nastane stabilen pasivni film. Film je enakomeren in korozija je enakomerna. Pri zmerno visokih koncentracijah HF se prevleka nenehno lušči na občutljivih območjih, kar povzroči lokaliziran napad in luknjičaste poškodbe.

Kvantitativna morfologija korozije Razmerje HNO3/HF

Rezultati nadzorovanih preskusov s titanom stopnje 2 v mešanicah 0,5 % HF in spremenljivega HNO 3 pri 40 stopinjah 500 ur so prikazani v spodnji tabeli. Pri razmerju HNO3/HF 1:1 (0,5 % HNO3) je stopnja korozije 0,8–1,5 mm/leto, morfologija je huda luknjičasta in gostota luknjičaste luknje je 100–300 jamic/cm². Je 0,5–1,0 mm/leto pri 2:1 (1,0 % HNO3), morfologija lukenj, 50–150 jamic/cm2. 3.1 (1,5 % HNO3) 0,3–0,6 mm/leto mešano 10–50 jamic/cm2 Pri 4:1 (2,0 % HNO3) je stopnja 0,2–0,4 mm/leto, morfologija je enakomerna redčenje in gostota je 5–20 jamic/cm². Morfologija je homogena pri 5:1 (2,5 % HNO₃) s stopnjo 0,15–0,30 mm na leto in gostoto < 5 jamic na cm². 10:1 (5,0 % HNO3), tempo je 0,10–0,20 mm/leto, morfologija enotna in gostota 0 jamic/cm2.

Vpliv temperature na zahtevano razmerje HNO₃/HF za enakomerno korozijo

S temperaturo se minimalno razmerje HNO 3 /HF za enakomerno korozijo poveča. Razmerje je 3:1 pri 25 stopinjah, priporočeno razmerje pa je 4:1. Razmerje pri 40 stopinjah C je 4:1, priporočeno pa 5:1. Pri 50 stopinjah je razmerje 5:1, priporočeno razmerje pa 6:1. Pri 60 stopinjah je razmerje 6:1, priporočeno razmerje pa je 8:1. Razmerje je 8 : 1 pri 70 stopinjah, priporočeno pa je 10 : 1. Višje temperature pospešijo HF napad in zahtevajo več HNO 3 za vzdrževanje pasivnosti.
**Vodnik za nadzor kislinskega razmerja v dekapirnih kopelih HF/HNO₃

Spodaj je tabela priporočil za razmerje HNO₃/HF za titanove grelnike stopnje 2 in 7 v mešanicah HF/HNO₃ pri 40 stopinjah.

Priporočeno razmerje HNO₃/HF za želeno morfologijo Stopnja korozije 2. stopnje (mm/leto) Stopnja korozije (mm/leto) Stopnja 7 Tveganje luknjanja
Pitting (avoid) High >3:1 >0.5 >0.3
Mešano 3–4:1 0.3–0.6 0.2–0,4 Zmerno
Sprejemljiva uniforma 4-5:1 0.2-0.4 0.12-0.25 Nizka
Enotno (idealno) 5–6:1 0.15–0.30 0.10–0,20 Zelo nizko
Uniform (conservative) >6:1 <0.15 <0.10 None Engineering Beyond Acid Ratio Control

Kvaliteta titana pomembno vpliva na zahtevano razmerje. Stopnja 7 (stabiliziran s paladijem-) kaže enotno korozijo pri nižjem razmerju HNO₃/HF (3:1 v primerjavi s 4:1 za stopnjo 2) in stopnje korozije za 30–50 % nižje. Debelina stene je dodatek proti koroziji; 2,0 mm stene (0,20 mm/leto enotna korozija) ima 10 let. Dnevna analiza lužilne kopeli za koncentracije HF in HNO3. Če je razmerje manjše od 4:1, dodajte HNO 3 . Temperaturo je treba vzdrževati znotraj ±2 stopinj. Kopel je treba mešati, da sestava ostane enotna.

Pisanje pametne specifikacije

Titanova toplotna palica v raztopini 0,5 % HF + 2 % HNO3 pri 40 stopinjah (razmerje HNO3/HF 4:1) ima stopnjo korozije 0,2–0,4 mm na leto z mešano morfologijo. Če se koncentracija HNO₃ poveča na 2,5 % (razmerje 5:1), se lahko hitrost zniža na 0,15–0,30 mm/leto za enakomerno redčenje. Za titan razreda 7 enako razmerje (5 proti 1) daje 0,10 do 0,20 mm na leto. Redno preverjajte kislinsko razmerje in po potrebi dodajte HNO₃. Ko je razmerje med HNO3 in HF večje od 4:1, lahko inženir spremeni morfologijo korozije iz luknjičaste v enakomerno redčenje in tako predvidi življenjsko dobo grelnika.