Za nevtralizacijo odpadkov Pickle Factory, segrevanje kavstične sode (10 %) pri 95 stopinjah, zakaj ima titan razred 7 večjo odpornost proti jedkim razpokam v primerjavi z razredom 2?

V tovarni kislih kumaric se kisla lužnica (HCl in organske kisline) nevtralizira s kavstično sodo (10 % NaOH) pri temperaturah do 95 stopinj. Titan je običajno odporen na jedke raztopine, vendar komercialno čista stopnja 2 postane dovzetna za razpoke zaradi jedke napetostne korozije (CSCC) nad 80 stopinj. Stopnja 7 (Ti-0,15Pd) ima veliko večjo upornost. Ta članek opisuje mehaniko kavstičnega pokanja in zakaj daje paladij boljše rezultate.

Postopek kavstičnega krekiranja
Titan je dovzeten za transgranularno napetostno korozijsko razpokanje v vročih koncentriranih jedkih raztopinah. Mehanizem temelji na nastajanju topnih titanatnih vrst na konici razpoke pod natezno napetostjo: TiO₂ + 2OH⁻ → TiO₃²⁻ + H₂O. Pasivni film se kemično raztopi s hidroksilnimi ioni in razpoka se širi vzdolž drsnih ravnin.

Kritična temperatura za CSCC v 2. stopnji v 10 % NaOH je približno 80-85 stopinj. Pod to temperaturo ne pride do razpok. Razpoke se razvijejo na območjih natezne napetosti (zvari, upogibi, razširitve cevne plošče) v 100 do 500 urah pri temperaturah nad 85 stopinj. Hitrost razmnoževanja je 0,1-1,0 mm na uro po začetku.

Stopnja 7 je odporna na CSCC, ker paladij premakne potencial korozije na bolj plemenite potenciale, kar zmanjša pogonsko moč za proizvodnjo titanata. Paladij pridobi tudi z ustvarjanjem bolj stabilnega in na hidroksid odpornega pasivnega filma.

Primerjava testa CSCC 1
Preskus razpokanja zaradi napetostne korozije U-upogibnih vzorcev (ASTM G30): stopnje 2 in 7 v 10 % NaOH pri 95 stopinjah, raztegnjenih na 300 MPa (približen izkoristek za stopnjo 2):

Stopnja 2: Razpoke se začnejo pojavljati v 50-150 urah. Vzorci razkrivajo številne transgranularne razpoke. Do popolnega zloma pride v 200 do 500 urah.

Stopnja 7: Po 1000 urah ni razpok. Vzorci ostanejo duktilni in ne kažejo površinskih razpok.

Mejna napetost za CSCC v razredu 2 pri 95 stopinjah je približno 100-150 MPa-precej pod preostalimi napetostmi v zvarih (150-250 MPa). Stopnja 7 ima ničelni prag. Odporen je proti pokanju tudi pri meji tečenja.

CSCC odpornost proti temperaturi
Temperatura (stopinja) 2. stopnja CSCC odpornosti 7. stopnja CSCC odpornosti
80 stopinj Brez razpok (odporen) Odporen Kristalizira po 500-1000 urah 85 stopinj Odporen na 90 stopinj razpoke, 200-500 ur 95 stopinj Razpoke po 50-150 urah Odporen Odporen do 120 stopinj
100 stopinj Razpoke po 20-50 urah Manjše razpoke po 1,000+ urah
Matrica uporabe kavstičnih nevtralizacijskih grelnikov
Delovni pogoji Koncentracija NaOH Temperatura Priporočena stopnja Pričakovana življenjska doba (stena 1,65 mm)
Serijska nevtralizacija (občasna) 10 % 80 stopinj stopnje 2 5-8 let
Kontinuirana nevtralizacija 10 % 85 stopinj stopnje 7 10 + let
Kontinuirana nevtralizacija 10 % 95 stopinj stopnje 7 10+ let
Any service >90°C >10% >90 stopinj 7. stopnja zahteva 10+ let
Any service with residual stress from welding Any >85 stopinj Gr 7 10+ let
Titan stopnje 7 se uporablja za 10-odstotno kavstično sodo pri 95 stopinjah za potrebe ogrevanja nevtralizacije odpadkov v industriji kislih kumaric zaradi njegove boljše odpornosti proti jedkemu pokanju. Stopnja 2 pri tej temperaturi ne bo uspela v 50-150 urah, ne glede na debelino stene. Razred 7 - 10+ let zanesljive storitve Pri naročanju prosimo izberite razred 7 z dekapirano površino in zmanjšano napetostjo zvarov. Za obstoječe sisteme stopnje 2, ki delujejo nad 85 stopinjami, takoj zamenjajte s sistemi stopnje 7 ali znižajte temperaturo pod 80 stopinj. Povečanje debeline stene ali zmanjšanje obremenitve ne bo preprečilo razpok – razred 2 kljub temu ne bo uspel. Večji začetni stroški za razred 7 (30-40 % več kot za razred 2) se kompenzirajo z odstranitvijo katastrofalnih okvar zaradi razpok in nepričakovanih izpadov sistemov za nevtralizacijo odpadkov.