Як присутність окислювальних іонів (Fe³⁺, Cu²⁺) у 5% сірчаній кислоті при 60 градусах розширює або зменшує пасивний діапазон титанових нагрівальних трубок класу 2?

Титан класу 2 близький до свого активного-пасивного переходу в 5% H2SO4 при 60 градусах. Ступінь 2. Він буде інтенсивно руйнуватися в деаерованій кислоті зі швидкістю від 0,5 до 2,0 мм на рік. У присутності розчиненого кисню або іонів-окислювачів (Fe³⁺, Cu²⁺, Cr⁶⁺) титан пасивується, а швидкість корозії становить менше 0,01 мм/рік. Але іони-окислювачі іноді можуть призвести до надмірної пасивації або утворення точок у великих кількостях. У цій статті обговорюється вплив Fe3+ і Cu2+ на розширення або зменшення пасивного діапазону класу 2 у 5% H2SO4 при 60 градусах.

Механізм пасивації джерелом окисних іонів
Відновними окисниками є іони заліза (Fe3+) і міді (Cu2+). Їх відновлення на поверхні титану створює катодний струм, який поляризує титан у пасивну область: Fe3+ + e- → Fe2+ (E0=+0.77 V проти SHE) Cu2+ + 2e- → Cu0 (E0=+0.34 V проти SHE). Критичний потенціал для пасивації титану в 5% H2SO4 становить Від ~-0,2 до 0 В порівняно з SCE. І Fe 3+, і Cu 2+ створюють достатній катодний струм, щоб перевищити цей бар'єр.

Ефекти концентрації
Випробування 2 ступеня в 5% H2SO4 при 60 градусах при різних концентраціях Fe3+ і Cu2+:

Відсутність окисних іонів (деаерація): активна корозія 1,0-2,0 мм/рік.

Fe³⁺ 10 ppm Відбувається пасивація. Швидкість корозії знижується до 0,02-0,05 мм/рік. Пасивний діапазон розширено.

50–500 ppm Fe3+ Стабільна пасивація. Швидкість корозії 0,01-0,03 мм/рік. Найкращий діапазон.

Fe3+ 1, 000–5000 ppm: все ще пасивний, але ризик утворення ямок зростає в присутності хлоридів.

Fe³⁺ 5000 ppm: Може призвести до надмірної -пасивації за вищих температур (але не за 60 градусів).

Для Cu 2+: та сама реакція, але Cu 2+ може відкладати металеву мідь на титані (Cu 2+ + 2e − → Cu 0). Відкладення міді є гальванічними елементами, що добре, якщо вони однорідні, але погано, якщо вузлуваті.

Синергічна та антагоністична дії
Fe³⁺ + Cu²⁺ разом: краща пасиваційна стабільність, ніж кожен окремо. У присутності Fe 3+ змішаний потенціал є проміжним, а відкладення міді більш однорідними.

Окислювальні іони + хлориди: у присутності окислювальних іонів хлориди (навіть 10-50 ppm) можуть спричинити точкову появу. Пасивація та агресивний аніон є оптимальною комбінацією для точкової корозії.

Іони окислювача + відновники Якщо відновники (SO₂, H₂S, органічні речовини) використовують Fe³⁺, пасивація втрачається. Перевірте концентрацію Fe{2}}.

Виміряна швидкість корозії
Концентрація окисних іонів Швидкість корозії (мм/рік)Пасивний? Небезпека виїмки
Немає (деаерація) 0 ppm 1,0-2,0 Ні Немає (активна корозія)
Fe3+10 ppm0,02-0,05YesLowFe3+100 ppm0,01-0,02YesLowFe3+1,000 ppm0,01-0,03YesLow (якщо Cl- 10 ppm)
Cu²⁺ 10 ppm 0.03 - 0.08Так (З відкладенням Cu) Помірний Cu2+ 100 ppm 0,02-0,05 Так Помірний (вузлова Cu)
Fe³⁺ + Cu²⁺ (1:1) 100 ppm кожний 0,01-0,02 Так Низький Fe³⁺ + 50 ppm Cl⁻ 100 ppm 0,02-0,05 (пітинг) Так (але питинг) Висока матриця нанесення для класу 2 у 5% H₂SO₄ при 60 градусах
Умови обслуговування Рівень окислювальних іонів Очікуваний рівень хлориду Клас 2 Ефективність Рекомендована дія
Деаерована кислота Немає Будь-яка Активна корозія (1-2 мм/рік) Додайте Fe3+ або використовуйте клас 7
Барботування повітрям O₂ (8 ppm)<10 ppm Passive (0.01-0.03 mm/yr)Not Acceptable
Fe3+ з процесу (наприклад, травлення сталі) 50-500 ppm<10 ppmExcellent passive (0.01mm/year) Mint condition
Fe3+ + chlorides e.g. HCl pollution 100 ppm 50 ppm Pitting (0.1-0.3 mm/year pits) Add Fe3+ >500 ppm або менше Cl- Cu2+ від попередньої обробки міді 100 ppm<10 ppmPassive with Cu depositionCheck copper thickness Clean once a year
Нагрівальні трубки 2 класу в 5% H 2 SO 4 при 60 градусах з додаванням 10-500 ppm Fe 3+ демонструють збільшення пасивного діапазону зі швидкістю корозії<0.03 mm/year compared to >1 мм/рік. Fe³⁺ добре, і, якщо можливо, його слід підтримувати. Cu²⁺ також сприяє пасивації, але може відкладати металеву мідь-однорідні відкладення є захисними, вузликові відкладення спричиняють гальванічний удар. Іони-окислювачі з'єднуються з хлоридами і викликають піттинг. Тримайте Fe³⁺ вище 500 частин на мільйон, щоб уникнути точкових утворень, викликаних хлоридами. Для нових процесів розгляньте можливість додавання 50-100 ppm Fe3+ (як Fe2(SO4)3), щоб забезпечити пасивацію. Якщо окислювальні іони не можна підтримувати, вкажіть титан класу 7. Для існуючих нагрівачів з активною корозією введення розчину Fe3+ переміщує нагрівач у пасивний діапазон; це недороге втручання може продовжити термін служби обігрівача від місяців до років.