Zakaj v titanovem potopnem grelniku, ki se uporablja za predgretje 35-odstotne mešanice metanola/vode pri 65 stopinjah, dodatek 0,5-odstotnega natrijevega hidroksida premakne korozijski mehanizem z enakomernega redčenja na luknjičasto?

Titan stopnje 2 se enakomerno redči pri 0,02-0,05 mm/leto v kombinaciji 35 % metanola/vode pri 65 stopinjah. pH zvišamo na 10–11 z dodatkom 0,5 % natrijevega hidroksida (NaOH). Pri tem visokem pH je titanov pasivni film manj stabilen v metanolu zaradi razvoja topnih titanatov. Mehanizem korozije se spremeni od enakomernega do lokaliziranega luknjanja. Globine jame so 0,2 – 0,8 mm/leto, kar je 10- do 20-krat hitreje kot enakomerno redčenje. To spremembo pripisujejo visokemu pH, ki daje prednost raztapljanju TiO 2 za ustvarjanje titanatnih ionov (TiO 3 2-) v prisotnosti metanola.

Mehanizem spremembe od enakomerne do jamičaste korozije, ki jo povzroči pH

Pasivni film na titanu je stabilen v mešanicah metanola in vode pri nevtralnem pH (6–7). Film se postopoma in enakomerno raztopi. Pri visokem pH (10–11) hidroksilni ioni reagirajo s TiO2: TiO2 + 2OH− → TiO3 2− + H2O Titanatni ioni so topni v kombinacijah metanol/voda, kar vodi do redčenja filma. Vendar pa napad ni enakomeren zaradi razpada pasivnega filma na šibkih mestih, kot so meje zrn ali intermetalni delci. Ko se jamica začne, se visok pH v jami ohranja in jamica hitro raste.

Kvantitativna stopnja in mehanizem korozije glede na koncentracijo NaOH

Kontrolirano testiranje titana stopnje 2 v obdobju 500 ur pri 65 stopinjah v 35 % metanolu/vodi z različnimi koncentracijami NaOH je pokazalo naslednje. Pri 0 % NaOH (pH 6–7) je stopnja korozije 0,02–0,05 mm/leto, mehanizem je enakomeren in gostota luknjičastih lukenj 0 jamic/cm 2 . Stopnja pri 0,1 % NaOH (pH 9) je 0,03–0,06 mm/leto, mehanizem je mešan in gostota luknjičastih korenin je 1–5 jamic/cm2. Hitrost je 0,05–0,12 mm/leto pri 0,3 % NaOH (pH 10), mehanizem je mešan in gostota luknjičastih lukenj je 5 do 20 jamic/cm2. Kritični prag je pri 0,5 % NaOH (pH 11) s hitrostjo 0,10–0,25 mm/leto, luknjastim mehanizmom in gostoto 20–80 luknjičastih lukenj/cm². V 1,0 % NaOH (pH 12) je stopnja 0,20 do 0,50 mm/leto, mehanizem je huda luknjičasta luknjičastost, gostota pa je 50 do 150 jamic/cm².

Vpliv koncentracije metanola na spremembo pH

Premik od enakomerne do jamičaste je bil opažen pri različnih vrednostih pH, ​​odvisno od količine metanola. V čisti vodi (0 % metanola) z 0,5 % NaOH (pH 11) je mehanizem enakomeren s stopnjo korozije 0,08–0,15 mm na leto brez luknjičastih lukenj. V 20% metanolu z 0,5% NaOH je mehanizem kombiniran in gostota luknjičaste luknje je 5-15 jamic/cm2. Mehanizem je pitting v 35% metanolu z 0,5% NaOH in gostota je 20-80 pits/cm2. V 50 % metanolu z 0,5 % NaOH je mehanizem piting z gostoto 30-100 pits/cm². Mehanizem je močan piting z več kot 50 jamicami/cm² v 70 % metanolu z 0,5 % NaOH. Višja vsebnost metanola povzroči večjo luknjičastost pri določenem pH.

Nadzor pH vrednosti grelnikov metanola/vode

Spodnja tabela vsebuje smernice za najvišji pH za vzdrževanje dosledne korozije za titanove grelnike stopnje 2 in 7 v 35 % metanola/vode pri 65 stopinjah.

Želeni mehanizem Najvišji pH za stopnjo 2 Najvišji pH za stopnjo 7 Priporočena koncentracija NaOH (%) Pričakovana stopnja korozije (mm/leto)
Uniforma<8 <9 <0.05 <0.05
Enotno (sprejemljivo) 8 - 9 9 - 10 0.05 - 0.1 0.03 - 0.06
Mešano (obrobno) 9–10 10–11 0.1–0.3 0.05–0,12
Avoid pitting >10 >11 >0.3 >0.12
Inženiring Past the pH

Stopnja titana vpliva na prehodni pH. Stopnja 7 (stabiliziran s paladijem-) premakne enakomeren prehod v luknjičasto na pH 10-11, kar omogoča varno delovanje pri 0,5 % NaOH (pH 11) v 35 % metanolu. V razredu 12 je nekaj izboljšav. Debelina stene omogoča prebijanje jame. Stena debeline 2,0 mm z luknjicami 0,2 mm na leto bo trajala 10 let. Tveganje luknjanja se zmanjša z dodajanjem vode mešanici metanol/voda; pri 50 % vode (50 % metanola) je prehodni pH 10,5. Prisotnost kloridov v raztopini zmanjša prehodni pH za 1-2 enoti.

Izdelava specifikacije obveščeni

Titanov potopni grelnik v 35 % metanol/voda pri 65 stopinjah, ne dodajajte NaOH nad 0,1 % za stopnjo 2 ali nad 0,3 % za stopnjo 7. Če je pH zaradi procesnih razlogov alkalen, uporabite titan stopnje 7 in ohranite pH pod 11. Obstoječe grelnike, ki so izpostavljeni 0,5 % NaOH, je treba preveriti glede luknjičaste luknjice s penetrantom barvila. Če opazite luknjičaste luknje, zamenjajte grelec in znižajte pH. Med delovanjem vsak teden preverite pH in če je pH > 9 (2. stopnja) ali > 10 (7. stopnja), nanesite ocetno kislino, da znižate pH. Inženir nadzira pH pod ključno prehodno ravnjo, da prepreči spremembo od enakomernega redčenja do hitrega pitinga v mešanici metanola/vode.