V 50 % kalijevem karbonatu (K₂CO3) pri 110 stopinjah se na površini titana tvori zaščitna plast kalijevega titanata (K₂TiO₃). Raztopljeni kisik (DO) je kritičen za tvorbo titanata. Pri nizkem DO (0,5 ppm) je plast titanata tanka (0,1–0,5 µm) in porozna, kar zagotavlja slabo zaščito. Pri visokem DO (5 ppm) je plast debelejša (1–3 µm) in gosta, kar zmanjša stopnjo korozije za 5–10-krat. Plast titanata nastane z reakcijo TiO₂ + K₂O → K₂TiO₃, kjer K₂O nastane zaradi razgradnje K₂CO3.

Mehanizem vpliva raztopljenega kisika na nastanek plasti titanata

Za vzdrževanje površine titana v pasivnem stanju, kjer lahko nastane TiO₂, je potreben kisik. V prisotnosti K₂CO3 TiO₂ reagira in tvori K₂TiO3. Brez zadostne količine kisika je plast TiO₂ tanka in poškodovana, okvarjena pa je tudi plast K₂TiO₃, ki nastane. Pri nizkem DO ima plast razpoke in pore, ki omogočajo nadaljnjo korozijo. Pri visokem DO plast enakomerno raste in postane zaščitna. Hitrost korozije v stabilnem režimu določa difuzija kisika skozi plast titanata.

Kvantitativne značilnosti plasti titanata kot funkcija raztopljenega kisika

Nadzorovano testiranje v 50 % K₂CO₃ pri 110 stopinjah v 1000 urah je pokazalo naslednje za titan stopnje 2. Pri 0 ppm DO (deaerirano) je debelina titanatnega sloja 0,05–0,1 µm, stopnja korozije je 0,15–0,30 mm na leto, površina pa je temna in porozna. Pri 0,5 ppm DO je debelina 0,1–0,3 µm, stopnja korozije 0,08–0,15 mm na leto, površina pa je siva z zmerno poroznostjo. Pri 2 ppm DO je debelina 0,5–1,0 µm, stopnja korozije 0,03–0,08 mm na leto, površina pa je svetlo siva. Pri 5 ppm DO je debelina 1,0–2,0 µm, stopnja korozije 0,01–0,03 mm na leto, površina pa je svetla in zaščitna. Pri 10 ppm DO je debelina 2,0–3,0 µm, stopnja korozije 0,005–0,015 mm na leto, površina pa je svetla in stabilna.

Vpliv temperature na potrebo po raztopljenem kisiku

Najmanjši DO, potreben za stabilno pasivacijo, narašča s temperaturo. Pri 80 stopinjah je minimalni DO za stabilno pasivno plast (stopnja korozije<0.02 mm per year) is 1 ppm. At 100°C, the minimum is 2 ppm. At 110°C, the minimum is 3 ppm. At 120°C, the minimum is 4 ppm. At 130°C, the minimum is 5 ppm. The recommended DO for a safety margin is 2–3 times the minimum.

Priročnik za upravljanje z raztopljenim kisikom za grelnike kalijevega karbonata

Naslednja tabela podaja priporočila za ravni raztopljenega kisika v 50 % K₂CO₃ pri 110 stopinjah za titanove grelnike stopnje 2 in 7.

Inženiring zunaj nadzora raztopljenega kisika

Stopnja titana vpliva na zahtevani DO. Stopnja 7 (stabiliziran s paladijem-) tvori stabilno plast titana pri nižjih ravneh DO (1–2 ppm pri 110 stopinjah) zaradi redukcije kisika, ki jo katalizira -paladij. Razred 12 ponuja vmesno izboljšanje. Debelina stene zagotavlja dovoljenje za korozijo; 2,0 mm stena z 0,03 mm na leto korozije traja 60 let. Koncentracija K₂CO3 vpliva na pasivacijo; pri 40 % K₂CO3 je zahtevani DO nižji. Prisotnost kloridov v raztopini K₂CO3 (iz nečistoč) poveča potrebo po DO za 1–2 ppm.

Izdelava informirane specifikacije

Za titanovo grelno palico v 50 % K₂CO3 pri 110 stopinjah vzdržujte raztopljeni kisik nad 5 ppm z razprševanjem zraka ali vbrizgavanjem kisika. Namestite sondo DO z alarmom, nastavljenim na 4 ppm, in zaporo na 3 ppm. Pri obstoječih sistemih z DO pod 3 ppm dodajte razpršilnik ali povečajte stopnjo prezračevanja. Če prezračevanje ni mogoče, razredčite K₂CO3 na 40 % ali znižajte temperaturo na 100 stopinj. Z nadzorovanjem raztopljenega kisika nad 5 ppm inženir spodbuja stabilno, zaščitno plast kalijevega titanata in zmanjšuje korozijo.