Els desgels de pista d'acetat de potassi (KAc) a una concentració del 25% s'utilitzen a temperatures tan baixes com -10 graus. S'utilitzen escalfadors elèctrics de titani per evitar la congelació als dipòsits d'emmagatzematge. Durant l'escalfament actiu, l'escalfador funciona a 40-60 graus i la solució es troba en estat líquid amb flux de convecció natural. Durant els períodes d'espera quan l'escalfador està apagat, la solució es refreda a temperatures ambient de -10 graus. La solució d'acetat de potassi pot arribar a sobresaturar-se i congelar-se o concentrar-se parcialment. La solució concentrada d'acetat té una conductivitat elèctrica més alta i un pH més baix (de la hidròlisi). La corrosió de les esquerdes es produeix sota gel o pel·lícules de solució concentrada. La taxa de corrosió durant l'espera pot ser de 5 a 10 vegades més alta que durant la calefacció activa.

El mecanisme de corrosió en espera accelerada

Durant l'escalfament actiu, la solució és calenta i fluida, els nivells d'oxigen són moderats i la pel·lícula passiva de titani és estable. Durant el mode d'espera, a mesura que la solució es refreda, es formen cristalls de gel, concentrant el líquid restant a un 40-60% d'acetat de potassi. La solució concentrada té un pH de 7-8 (en comparació amb un pH de 9-10 a 25 graus) a causa de la hidròlisi de l'acetat. L'alta concentració i el pH més baix desestabilitzen la pel·lícula passiva. A més, es formen cèl·lules d'aireació diferencial entre les zones-cobertes de gel i les-cobertes de líquid. La geometria confinada sota gel o pel·lícules de solució concentrada crea condicions d'escletxa. La manca de flux impedeix la dilució d'espècies agressives.

Taxes de corrosió quantitatives durant la calefacció activa vs. en espera

Les proves controlades en acetat de potassi al 25% a diverses temperatures han establert les següents taxes de corrosió per al titani de grau 2. Durant l'escalfament actiu a 50 graus amb flux (convecció natural), la taxa de corrosió és de 0,005-0,010 mm per any i la pel·lícula passiva és estable. Durant el funcionament constant a 25 graus amb flux, la velocitat és de 0,008-0,015 mm per any. Durant el refredament a 0 graus amb formació parcial de gel, la velocitat augmenta a 0,03-0,08 mm per any. Durant el mode d'espera a -10 graus amb gel present (50% de gel, 50% de solució concentrada), la taxa de corrosió arriba a 0,08-0,15 mm per any, que és de 10 a 20 vegades superior a la taxa d'escalfament actiu. Durant l'espera a -10 graus amb congelació completa (sense fase líquida), la taxa de corrosió baixa a 0,01–0,03 mm per any perquè no hi ha electròlit.

Influència dels cicles de congelació-descongelació i concentració de solucions sobre la corrosió en espera

La gravetat de la corrosió en espera depèn del nombre de cicles de congelació-descongelació i de la concentració del líquid restant. En un sol cicle de congelació-, la concentració màxima aconseguida és del 45-50% de KAc, i la taxa de corrosió durant el període de descongelació és de 0,05-0,10 mm per any. Després de 10 cicles de congelació-descongelació, la solució es concentra encara més fins al 55–60% de KAc i la taxa de corrosió augmenta fins a 0,10–0,20 mm per any. A una concentració del 60% de KAc amb un pH de 7,0, la taxa de corrosió a 0 graus és de 0,15 a 0,30 mm per any. A una concentració del 70% (prop de saturació), la taxa de corrosió a 10 graus és de 0,20-0,40 mm per any.

Guia de mitigació de la corrosió en espera per als escalfadors de desgels de pista

La taula següent ofereix recomanacions per prevenir la corrosió accelerada durant el mode d'espera en tancs d'emmagatzematge de desgels de pista d'acetat de potassi al 25%.

Enginyeria més enllà de l'operació en espera

El grau de titani afecta la resistència a la corrosió en espera. El grau 7 (estabilitzat amb pal·ladi-) té una taxa de corrosió de 3 a 5 vegades menor en solucions d'acetat concentrat, reduint l'atac en espera en un 70-80%. El grau 12 ofereix una millora intermèdia. El gruix de la paret proporciona una resistència a la corrosió; una paret de 2,0 mm amb una corrosió en espera de 0,10 mm per any dura 20 anys. L'escalfador s'ha de muntar horitzontalment per evitar la creació d'esquerdes on es pugui acumular solució concentrada. Una petita bomba de recirculació que funciona durant el mode d'espera evita gradients de concentració. Un cable calefactor embolicat al voltant del dipòsit manté la temperatura de la solució per sobre dels 0 graus, eliminant completament la congelació.

Elaboració d'una especificació informada

Per a un escalfador elèctric de titani en servei de desglaç de pista d'acetat de potassi al 25% a -10 graus d'ambient, dissenyeu el sistema per mantenir l'escalfador a baixa potència (10-20% de la potència nominal) durant el mode d'espera per mantenir la temperatura de la superfície per sobre de 0 graus i evitar la formació de gel. Per als escalfadors existents que experimenten corrosió en espera, afegiu una bomba de recirculació que funcioni durant 10 minuts cada hora durant l'espera. Especifiqueu titani de grau 7 per a instal·lacions noves. Durant el funcionament, controleu el corrent de l'escalfador; un augment gradual a tensió constant indica formació de gel i requereix una acció immediata. En evitar la formació de gel mitjançant l'operació en espera de baixa potència, l'enginyer elimina la corrosió accelerada que es produeix durant l'espera passiva en el servei de desglaç de pista d'acetat de potassi.