Як для титанової нагрівальної спіралі 12 класу в 20% розчині бісульфату амонію при 110 градусах, як час перед-витримки на повітрі (1 година проти . 24 годин) змінює швидкість репасивації після впливу кислоти?

Розчини бісульфату амонію (NH 4 HSO 4 ) 20% концентрації і 110 градусів використовуються в деяких хімічних процесах і десульфурації димових газів. Титан класу 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) має кращу стійкість до корозії у відновних кислотах завдяки додаванню молібдену та нікелю, що підвищує стабільність пасивної плівки. Пасивна плівка на Grade 12 є стабільною за нормальних умов, але під час впливу кислоти, коли місцевий pH знижується з 4 до 1,5, плівка може миттєво зруйнуватися. Швидкість репасивації, тобто швидкість відновлення пасивної плівки після пошкодження, залежить від часу попередньої -експозиції на повітрі перед пошкодженням. Подовжений час попередньої витримки в 24 години утворює більш густий і стабільний оксид, утворений на повітрі (3-5 нм), порівняно з короткою попередньою експозицією в 1 годину (1-2 нм). Більш товстий оксид забезпечує більш швидку репасивацію та зменшує інтегрований корозійний заряд під час висадки в три рази.

Механізм загустіння титану марки 12 повітря-утворює оксид

Самородний оксид титану класу 12 за температури навколишнього середовища зростає логарифмічно з часом на повітрі. Товщина оксиду після 1 години перебування на повітрі становить приблизно 1,5-2,0 нм і складається з оксидів молібдену та нікелю (MoO₃, NiO), які сприяють стабільності. Через 24 год товщина досягає 3,0–4,0 нм. Через 7 днів товщина наближається до 5–6 нм. Більш тонкий оксид, що утворюється після 1 години попереднього-витримування, легко розчиняється під час кислотного розкидання, таким чином піддаючи основний метал активній корозії протягом більш тривалого часу. Більш міцний 24-годинний оксид попереднього витримування розчиняється лише частково, але створює шаблонну поверхню з легуючими елементами, збагаченими для швидкого реформування. Час репасивації — це час, необхідний для падіння щільності струму корозії нижче 10 мкА/см2 після усунення несправності.

Кількісні показники репасивації після кислотного розладу

Контрольовані тести проводили в 20% NH4HSO4 при 110 градусах (нормальний рН 4,0) з підвищенням кислотності до рН 1,5 шляхом додавання сірчаної кислоти протягом 1 години з подальшим поверненням до рН 4,0. Показано, що поведінка репасивації різна для різного часу перед-експозицією. Товщина оксиду 1,5-2,0 нм з попередньою-витримкою на повітрі протягом 1 години. Корозійний заряд під час висадки становить 15–25 мКл/см². Період репасивації становить 5-12 хв, коли рН повертається до 4,0, а загальна втрата металу за порушення становить 0,5-0,8 мкм. Після 6 годин попередньої експозиції товщина оксиду становить 2,5–3,0 нм, заряд корозії становить 10–15 мКл/см2, час репасивації становить 3–6 хв, а втрата металу становить 0,3–0,5 мкм на висадку. При 24-годинній попередній витримці товщина оксиду становить 3,0-4,0 нм, заряд корозії становить 5-10 мКл/см^2, час репасивації скорочується до 2-4 хвилин, а втрата металу зменшується до 0,15-0,30 мкм на висадку. Попередня експозиція протягом 7 днів призводить до товщини оксиду 5-6 нм, зниження корозійного заряду до 3-6 мКл/см2, часу репасивації 1-2 хвилини та втрати металу лише 0,10-0,20 мкм на висадку. Навпаки, свіжо протравлена ​​поверхня, з невеликим впливом повітря або без нього, і товщиною оксидної плівки менше 0,5 нм, має корозійний заряд 30-50 мКл/см2, період репасивації 15-30 хвилин і втрату металу 1,0-1,5 мкм на пошкодження.

Вплив тяжкості порушення та кількості циклів на кумулятивний збиток

Що довша попередня-експозиція, то більша користь для більш серйозних або тривалих розладів. Наприклад, порушення рН 1,5 протягом 0,5 год спричиняє втрату пробіркою з 1 год попередньої-експозиції 0,4–0,6 мкм металу, тоді як пробірка з 24-годинною попередньою-експозицією втрачає лише 0,12–0,25 мкм. Під час 2,0-годинного порушення при рН 1,5 зразок, який був до-експонований за 1-годину, втрачає 0,8-1,2 мкм, тоді як 24-годинний зразок втрачає 0,20-0,35 мкм. Для більш серйозного підвищення pH до 1,2 протягом 1,0 години зразок перед експозицією за 24 години втрачає 0,30-0,50 мкм, що все ще набагато менше, ніж зразок за 1 годину втрачає за більш м’яких умов. У багатьох послідовних аваріях загальна втрата металу є практично сумою втрат. Наприклад, обігрівач із 50 порушеннями на рік протягом 1 години при рН 1,5 втрачав би 25–40 мкм на рік за 1 години попередньої експозиції, але 7,5–15 мкм на рік за 24 години попередньої експозиції.

Управління стійкістю до кислотних розладів до- для обігрівачів класу 12

У супровідній таблиці наведено рекомендації щодо мінімального часу попереднього -витримування перед початком обслуговування як функції очікуваної частоти перебоїв і очікуваного терміну служби нагрівача в 20% NH4HSO4 при 110 градусах.

Очікувана кількість пошкоджень на рік Рекомендований мінімальний час попереднього-витримування перед обслуговуванням (годин) 24 Бажаний термін служби (роки) 1-5 10 Очікувана втрата металу на пошкодження (мм) 0,15-0,30 Загальна втрата металу протягом життя (мм) 0,015-0,030
5–20 5 48 годин 0,12–0.25 0.012–0,025
20-50 3 7 days 0.10-0.20 0.015-0.030 50-100 2 7 days plus controlled start-up 0.10-0.20 0.020-0.040 >100 1 Не рекомендовано-процес редизайну N/AN/A
Розробка поза до-контролем впливу

Репасивація сильно залежить від самого сорту титану. 12 клас призначений для зниження кислотності. Ступінь 2 матиме в 5-10 разів більше втрат металу за одне порушення навіть за 24-годинної-експозиції. Товщина стінки дає допуск на корозію, стінка 2,0 мм із 0,20 мкм на висадку може витримати 10 000 висадок, що набагато більше, ніж у типовому процесі. Атмосфера перед впливом важлива; попередня -витримка при 50 градусах на сухому повітрі призводить до згущення оксиду в 2–3 рази швидше, ніж при 25 градусах. Попередній-вплив на -збагачене киснем середовище (чистий O 2 ) збільшує товщину оксиду в 5 разів швидше. Якщо нагрівач уже використовувався з утворенням пасивної плівки, час попередньої експозиції до першого викиду менш важливий, оскільки плівка, що утворилася під час експлуатації, вже товста.

Створення інформованої специфікації

Після встановлення та перед першим увімкненням титанову нагрівальну спіраль класу 12, яка використовується в 20% бісульфату амонію при 110 градусах з потенційними кислотними розладами, необхідно попередньо -витримати щонайменше 24 години на чистому сухому повітрі при 20-30 градусах. Щоб мати більше 20 розладів на рік, установіть попередню-експозицію 7 днів. Після періоду попередньої експозиції запустіть нагрівач на 50% потужності протягом 4 годин у звичайному розчині pH 4,0, щоб додатково стабілізувати плівку перед роботою на повній потужності після введення в експлуатацію. Для існуючих обігрівачів, які не були попередньо -задіяні, виконайте контрольовану пасивацію за допомогою 5% азотної кислоти, яка циркулює при 50 градусах протягом 2 годин, потім промийте та витримайте повітря протягом 24 годин. Інженер передбачає достатній час для попередньої експозиції на повітрі, щоб забезпечити швидку репасивацію під час кислотних розладів; таким чином мінімізуючи кумулятивні втрати металу та подовжуючи термін служби титанових нагрівальних спіралей класу 12 у службі бісульфату амонію.