Per a una barra de calor de titani que funciona en una solució de carbonat de potassi al 50% a 110 graus, com canvia el nivell d'oxigen dissolt (0,5 ppm vs . 5 ppm) l'estabilitat de la capa de passivació de titanat?
Deixa un missatge
En 50% de carbonat de potassi (K2CO3) a 110 graus es forma una capa protectora de titanat de potassi (K2TiO3) a la superfície de titani. L'oxigen dissolt (DO) és un element clau de la producció de titanats. A baix DO (0,5 ppm) la capa de titanat és prima (0,1-0,5 µm) i porosa i proporciona una protecció inadequada. A alt DO (5 ppm), la capa és més gruixuda (1-3 µm) i densa i redueix la taxa de corrosió entre 5 i 10 vegades. La capa de titanat es produeix per la reacció TiO₂ + K₂O → K₂TiO₃, el K₂O s'obté per descomposició de K₂CO₃.
Influència de l'oxigen dissolt en el mecanisme de formació de la capa de titanat
Es necessita oxigen per mantenir la superfície de titani en estat passiu perquè es desenvolupi TiO2. TiO 2 reacciona en presència de K 2 CO 3 per generar K 2 TiO 3 . Oxigen-les condicions deficients donen lloc a una capa fina i defectuosa de TiO$_2$, i per tant una capa fina i defectuosa de K$_2$TiO$_3$. A baix DO, el recobriment està esquerdat i porós i permet que la corrosió continuï. A alt DO, la capa creix constantment i és protectora. En estat estacionari, la velocitat de corrosió es controla mitjançant la difusió d'oxigen a través de la capa de titanat.
Característiques quantitatives de la capa de titanat com a funció de l'oxigen dissolt
S'ha establert el següent per al titani de grau 2 mitjançant proves controlades al 50% de K2CO3 a 110 graus. durant 1.000 hores. A 0 ppm de DO (desairejat), el gruix de la capa de titanat és de 0,05–0,1 µm, la taxa de corrosió és de 0,15–0,30 mm/any i la superfície és fosca i porosa. A 0,5 ppm de DO, el gruix és de 0,1-0,3 micres, la taxa de corrosió és de 0,08-0,15 mm/any i la superfície és grisa i molt porosa. 2 ppm DO Gruix 0,5-1,0 µm Índex de corrosió 0,03-0,08 mm/any El gruix de la superfície és de 150 ppm a DO Gris clar. µm, la taxa de corrosió és de 0,01–0,03 mm per any i la superfície és brillant i protegida. La superfície a 10 ppm de DO és brillant i estable, amb un gruix de 2,0–3,0 μm i una taxa de corrosió de 0,005–0,015 mm per any.
Efecte de la temperatura sobre la demanda d'oxigen dissolt
El DO mínim necessari per a una passivació estable augmenta amb la temperatura. El DO mínim per a una capa de passivació estable (taxa de corrosió<0.02 mm per year) is 1 ppm at 80°C. Minimum is 2 ppm at 100°C. The minimum at 110°C is 3 ppm. The minimum is 4 ppm at 120 °C. 5 ppm minimum at 130 °C. The DO advised for a safety margin is 2-3 times the minimum.
Guia de gestió de l'oxigen dissolt de l'escalfador de carbonat de potassi
La taula següent ofereix les directrius per a l'oxigen dissolt al 50% de K 2 CO 3 a 110 graus per als escalfadors de titani de grau 2 i grau 7.
Measured DO (ppm) Stability of Titanate LayerPredicted corrosion rate (mm/year)>Acció recomanada5 Excel·lent 0,005-0,015 cap 3 a 5Bona 0,01–0,032-3 Marginal 0,03-0,08 Escàs d'aire 1-2 Pobre 0,08-0,15 Augmentar l'aireació Monitoritzar setmanalment
0,5–1 Inestable 0,15–0,30 Redisseny; afegir oxidant<0.5 Very unstable >0,30 No acceptable
Enginyeria fora del control DO
Depenent del grau de titani, feu segons sigui necessari. El grau 7 (estabilitzat amb pal·ladi) genera una capa estable de titanat a nivells baixos de DO (1-2 ppm a 110oC) a partir de la reducció d'oxigen catalitzada per pal·ladi. El grau 12 proporciona un progrés moderat. El gruix de la paret dóna un marge de corrosió; una paret de 2,0 mm es corroeix a una velocitat de 0,03 mm per any i sobreviurà 60 anys. La passivació està influenciada per la concentració de K₂CO₃; al 40% de K₂CO₃, es redueix el DO necessari. Els clorurs en la solució de K2CO3 (a partir d'impureses) augmenten el requeriment de DO en 1-2 ppm.
Construir una especificació ben informada
Per a la barra de calor de titani en un 50% de K2CO3 a 110 °C Mantingueu l'oxigen dissolt per sobre de 5 ppm mitjançant l'aire o la infusió d'oxigen. Instal·leu una sonda DO amb una alarma a 4 ppm i enclavament a 3 ppm. Per als sistemes existents amb OD < 3 ppm, afegiu-hi un rociador o augmenteu la velocitat d'aireació. Si l'aireació no és possible, diluïu el K₂CO₃ al 40% o baixeu la temperatura a 100 graus. Mitjançant la regulació de l'oxigen dissolt per sobre de 5 ppm, l'enginyer és capaç de produir una capa estable i protectora de titanat de potassi i minimitzar la corrosió.
