Kako kakovost vode za izpiranje (iz pipe v primerjavi z deionizirano) vpliva na kinetiko repasivacije in poznejšo luknjastost med delovanjem v grelniku iz titanovega plašča, ki je izpostavljen dnevnemu čiščenju z 10-odstotno fosforno kislino pri 80 stopinjah?

V industrijskih operacijah se grelniki iz titanovega plašča postavljajo v izmenično korozivne pogoje in pogoje pranja z dnevnim ciklom čiščenja z uporabo 10 % fosforne kisline pri 80 stopinjah. Kakovost vode za izpiranje med cikli čiščenja je bistvena za kinetiko repasivacije titanove površine. Deionizirana voda z upornostjo > 1 MΩ·cm omogoča hitro repasivacijo in tvorbo stabilnega pasivnega filma v 10–30 minutah. Voda iz pipe, ki vsebuje kloride (običajno 50–200 ppm) in druge ione, upočasni repasivacijo, podaljša čas za doseganje stabilne plasti na 2–6 h in pusti adsorbirane kloride na površini, ki med kasnejšim delovanjem služijo kot začetna mesta pitinga. Kakovost izbrane vode za izpiranje neposredno vpliva na gostoto lukenj in življenjsko dobo grelnika.

Mehanizem vpliva vode za izpiranje na kinetiko repasivacije

Po obdelavi z 10% fosforno kislino je površina titana v aktivnem ali delno pasivnem stanju. Kislina se odstrani z izpiranjem, vendar tudi nastavi kemijo raztopine, v kateri pride do repasivacije. Deionizirana voda zagotavlja čisto okolje z nizko prevodnostjo za enakomerno rast titanovega pasivnega filma. Ni sovražnih ionov in lahko nastane gosta stehiometrična plast TiO2. Kloridni ioni iz vodovodne vode se adsorbirajo na površini titana in tekmujejo s kisikom za adsorpcijska mesta. Poleg tega kloridi ustavijo ustvarjanje pasivnega filma in se lahko ujamejo pod oksid, ko ta nastaja, kar povzroči šibke točke, ki se bodo začele luknjičati, ko bo grelnik ponovno vklopljen. Čas repasivacije je čas, ki je potreben, da gostota korozijskega toka po izpiranju pade pod 1 µA/cm2.

Kvantitativni časi repasivacije in stopnje pitinga različnih kakovosti vode za izpiranje

Nadzorovano testiranje titanovih kuponov stopnje 2 z dnevno 1-urno potopitvijo v 10-odstotno fosforno kislino pri 80 stopinjah, ki mu sledi 15-minutno izpiranje in nato potopitev v 3-odstotni NaCl pri 60 stopinjah za ponovitev storitve, je ugotovilo naslednje vedenje v 30 ciklih. Čas repasivacije po izpiranju z deionizirano vodo z upornostjo 18 MΩ·cm je 10–30 minut, debelina pasivnega filma po 1 uri je 3–5 nm, gostota lukenj pri nadaljnji uporabi je 0–5 jamic na cm² in največja globina jamic po 500 urah je 0–20 µm. Ta predstava velja za odlično. Čas repasivacije v zmehčani vodi iz pipe (upornost 10.000 Ω·cm, 20 ppm klorida) se poveča na 30–90 minut, debelina filma po 1 uri je 2–4 nm, gostota lukenj je 5–20 jamic/cm2 in globina jamic je 20–80 μm, kar kaže na dobro delovanje. normalna voda iz pipe, upornost 2000 Ohm-cm, 100 ppm čas repasivacije klorida 1-3 ure debelina filma po 1 uri 1-3 nm gostota lukenj 20-80 jamic/cm2 globina jamic 80-200 mm povprečno do slabo. Trda voda iz pipe ima čas repasivacije 3–6 ur, debelino filma 1–2 nm po 1 uri, gostoto lukenj > 80 jamic/cm² in globino jamic > 200 µm pri upornosti 500 Ω·cm in 200 ppm klorida, kar je nesprejemljivo.

Vpliv trajanja izpiranja in temperature na kakovost repasivacije

Učinkovitost izpiranja je odvisna od kakovosti vode in parametrov izpiranja. 5-minutno izpiranje z deionizirano vodo je povzročilo 80-odstotno repasivacijo v primerjavi s 30-minutnim izpiranjem. 60-minutno izpiranje z vodo iz pipe s 100 ppm klorida ni enakovredno 10-minutnemu izpiranju z deionizirano vodo v smislu kakovosti repasivacije. Temperatura vode za izpiranje je še en pomemben dejavnik; topla voda za izpiranje (40 stopinj) izboljša kinetiko repasivacije za 30–50 % v primerjavi s hladno vodo za izpiranje (20 stopinj) za deionizirano vodo in vodo iz pipe. Toda topla voda iz pipe lahko povzroči koncentracijo kloridov med postopkom sušenja, kar poslabša rezultat. Pri vseh kvalitetah vode je dodatna prednost končno izpiranje z deionizirano vodo po glavnem izpiranju.

Čistilni cikli s fosforno kislino - Vodnik za izbiro kakovosti vode za izpiranje

Priporočila za kakovost vode za izpiranje za dnevne cikle čiščenja z 10-odstotno fosforno kislino pri 80 stopinjah so podana v naslednji tabeli, odvisno od želene odpornosti proti luknjicam in življenjske dobe pri naslednjih storitvah, ki vsebujejo klorid-.

Želena gostota lukenj (pits/cm2) po 500 urah Največji dovoljeni klorid v vodi za izpiranje (ppm) Najmanjša priporočena upornost vode za izpiranje (Ω·cm) Priporočeno trajanje izpiranja (minute) Potrebno končno izpiranje<5 <10 >100,000 15 Da (DI sprej)
5 - 20 10 - 50 10,000 - 100,000 20 Priporočeno
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Kvaliteta titana vpliva na kinetiko repasivacije. Stopnja 7 (stabiliziran s paladijem-) repasivira 2-3-krat hitreje kot stopnja 2 v kateri koli kakovosti vode za izpiranje, kar zmanjša občutljivost na kontaminacijo s kloridi. Debelina stene nudi dovoljenje za luknjanje. Stena debeline 2,0 mm z zmernimi luknjicami zaradi izpiranja z vodo iz pipe lahko zdrži 5–8 let, vendar bi stena debeline 1,2 mm odpovedala prej. Pomembna je tehnika sušenja po izpiranju. Prisilno sušenje z vročim zrakom pri 60 stopinjah za 10 minut odstrani ostanke vlage in se izogne ​​območjem koncentracije klorida. Če je količina deionizirane vode omejena, je stroškovno{17}}učinkovit kompromis dvostopenjsko izpiranje (voda iz pipe, ki ji sledi deionizirana voda).

Zagotavljanje informirane specifikacije

Za grelnik iz titanovega plašča, ki ga dnevno uporabljate z 10 % fosforno kislino pri 80 stopinjah in ga nato izpostavite okolju, ki vsebuje klorid, uporabite dvo-stopenjsko izpiranje. Začetno izpiranje z vodo iz pipe 1 minuto, ki mu sledi končno izpiranje z deionizirano vodo z upornostjo 18 MΩ·cm 10 minut pri 40 stopinjah. Določite, da voda za končno izpiranje vsebuje manj kot 10 ppm kloridov. Če deionizirana voda ni na voljo za obstoječe instalacije, dodajte deionizacijsko kartušo v linijo za izpiranje ali podaljšajte čas izpiranja na 60 minut s prisilnim sušenjem na zraku. Po postopku izpiranja med zagonom je bil testni kupon izmerjen za potencial repasivacije. Vrednost, manjša od -0,1 V v primerjavi z Ag/AgCl v 3 % NaCl, kaže na nepopolno repasivacijo in zahteva daljše ali bolj kakovostno izpiranje. Inženir uporablja deionizirano vodo za pranje namesto vode iz pipe za hitro repasivacijo in brez nadaljnjega pitinga med delovanjem.