Per a la neutralització de residus de fàbrica d'escabetx, escalfament de sosa càustica (10%) a 95 graus, per què el titani grau 7 mostra una resistència superior a l'esquerda càustica respecte al grau 2?

A la fàbrica d'escabetx, el licor d'escabetx àcid (HCl i àcids orgànics) es neutralitza amb sosa càustica (10% NaOH) a temperatures de fins a 95 graus. El titani és normalment resistent a les solucions càustiques, però el grau 2 comercialment pur es fa susceptible a l'esquerdament per corrosió per tensió càustica (CSCC) per sobre dels 80 graus. El grau 7 (Ti-0,15Pd) té una resistivitat molt més alta. Aquest article descriu la mecànica del trencament càustic i per què el pal·ladi ofereix un millor rendiment.

Procediment d'esquerdament càustic
El titani és susceptible a l'esquerdament per corrosió per tensió transgranular en solucions càustiques concentrades calentes. El mecanisme es basa en la generació d'espècies de titanat soluble a la punta de l'esquerda sota esforç de tracció: TiO₂ + 2OH⁻ → TiO₃²⁻ + H₂O. La pel·lícula passiva es dissol químicament per ions hidroxil i l'esquerda es propaga al llarg dels plans de lliscament.

La temperatura crítica per a CSCC al grau 2 en NaOH al 10% és d'uns 80-85 graus. Per sota d'aquesta temperatura no es produeix cap esquerda. Les esquerdes es desenvolupen en zones d'esforç de tracció (soldadures, corbes, expansions de làmines tubulars) en 100 a 500 hores a temperatures superiors als 85 graus. Les taxes de propagació són de 0,1 a 1,0 mm per hora un cop iniciat.

El grau 7 resisteix CSCC perquè el pal·ladi mou el potencial de corrosió a potencials més nobles, reduint la potència motriu per a la producció de titanat. El pal·ladi també guanya amb la creació d'una pel·lícula passiva més estable i resistent als hidròxids.

Comparació de proves CSCC 1
Prova d'esquerdes per corrosió per tensió de mostres de flexió en U-(ASTM G30): grau 2 i 7 en NaOH al 10% a 95 graus estirat a 300 MPa (rendiment aproximat per al grau 2):

Grau 2: les esquerdes comencen a aparèixer en 50-150 hores. Els exemplars revelen nombroses esquerdes transgranulars. La fractura completa es produeix en 200 a 500 hores.

Grau 7: no es veuen esquerdes després de 1.000 hores. Els exemplars romanen dúctils i no mostren cap esquerda a la superfície.

La tensió llindar per a CSCC al grau 2 a 95 graus és d'uns 100-150 MPa, molt per sota de les tensions residuals a les soldadures (150-250 MPa). El grau 7 té un llindar zero. Resisteix a l'esquerdament fins i tot amb el límit elàstic.

Resistència CSCC vs. Temperatura
Temperatura ( grau ) Grau 2 Resistència CSCC Grau 7 Resistència CSCC
80 graus Sense esquerdes (resisteix) Resisteix Cristal·litza després de 500-1.000 hores 85 graus Resisteix 90 graus esquerdes, 200-500 hores 95 graus Esquerdes després de 50-150 hores Resisteix fins a 120 graus
Esquerdes de 100 graus després de 20-50 hores Esquerdes menors després d'1, 000+ hores
Matriu d'aplicació d'escalfadors de neutralització càustica
Condició de servei Temperatura de concentració de NaOH Grau recomanat Vida útil prevista (paret de 1,65 mm)
Neutralització per lots (intermitent) 10% 80 graus Grau 2 5-8 anys
Neutralització contínua 10 % 85 graus Grau 7 10 + anys
Neutralització contínua 10% 95 graus Grau 7 10+ anys
Any service >90°C >10% >90 graus El grau 7 requereix 10+ anys
Any service with residual stress from welding Any >85 graus Gr 7 10+ anys
El titani de grau 7 s'utilitza per a la sosa càustica al 10% a 95 graus per a les necessitats de calefacció de neutralització de residus de la indústria de l'escabetx, a causa de la seva millor resistència a l'esquerdament càustic. El grau 2 fallarà a aquesta temperatura en 50-150 hores, independentment del gruix de la paret. Grau 7 - 10+ anys de servei fiable En fer la comanda, seleccioneu el Grau 7 amb superfície decapada i soldadures reduïdes. Per als sistemes existents de grau 2 que funcionen per sobre dels 85 graus, substituïu-los immediatament pel grau 7 o reduïu la temperatura per sota dels 80 graus. L'augment del gruix de la paret o la reducció de l'estrès no evitaran l'esquerda; el grau 2 fallarà, tanmateix. La despesa inicial més gran per al grau 7 (30-40% més que el grau 2) es compensa amb l'eliminació de fallades catastròfiques d'esquerdes i temps d'inactivitat imprevist dels sistemes de neutralització de residus.