En un escalfador d'immersió de titani que s'utilitza per preescalfar el 35% de la mescla de metanol/aigua a 65 graus, per què l'addició d'hidròxid de sodi al 0,5% canvia el mecanisme de corrosió de l'aprimament uniforme a la picada?
Deixa un missatge
El titani de grau 2 s'aprima uniformement a 0,02-0,05 mm/any en una combinació de metanol/aigua al 35% a 65 graus. El pH s'eleva a 10-11 amb l'addició d'hidròxid de sodi (NaOH) al 0,5%. A aquest pH elevat, la pel·lícula passiva de titani és menys estable en metanol a causa del desenvolupament de titanats solubles. El mecanisme de corrosió canvia de picar uniforme a localitzada. Les profunditats de les fosses són de 0,2 a 0,8 mm/any, de 10 a 20 vegades més ràpid que l'aprimament uniforme. Aquest canvi s'atribueix a l'alt pH que afavoreix la dissolució del TiO 2 per generar ions titanat (TiO 3 2-) en presència de metanol.
Mecanisme de canvi d'uniforme a corrosió per picadura induïda pel pH
La pel·lícula passiva del titani és estable en mescles de metanol/aigua a pH neutre (6-7). La pel·lícula es dissol gradualment i uniformement. A pH alt (10–11) els ions hidroxil reaccionen amb TiO2: TiO2 + 2OH− → TiO{3 2− + H2O Els ions titanat són solubles en combinacions de metanol/aigua que condueixen a un aprimament de la pel·lícula. Tanmateix, l'assalt no és uniforme a causa de la ruptura de la pel·lícula passiva en llocs febles com els límits de gra o partícules intermetàl·liques. Un cop comença una fossa, es manté el pH alt i la fossa creix ràpidament.
Taxa quantitativa de corrosió i mecanisme versus concentració de NaOH
Les proves controlades de titani de grau 2 durant un període de 500 hores a 65 graus en 35% de metanol/aigua amb diferents concentracions de NaOH han mostrat el següent. A un 0% de NaOH (pH 6–7) la taxa de corrosió és de 0,02–0,05 mm/any, el mecanisme és uniforme i la densitat de picats és de 0 pits/cm 2 . La taxa al 0,1% de NaOH (pH 9) és de 0,03–0,06 mm/any, el mecanisme està barrejat i la densitat de picats és de 12–5 cm/cm. La velocitat és de 0,05-0,12 mm/any al 0,3% de NaOH (pH 10), el mecanisme es barreja i la densitat de picades és de 5 a 20 pits/cm2. El llindar crític es troba al 0,5% de NaOH (pH 11) amb una taxa de 0,10–0,25 mm/any, la perforació com a mecanisme i una densitat de perforació de 20–80 pits/cm². En NaOH a l'1,0% (pH 12) la taxa és de 0,20 a 0,50 mm/any, el mecanisme és una picada severa i la densitat de picat és de 50 a 150 pits/cm².
Efecte de la concentració de metanol sobre el canvi de pH
El canvi d'uniforme a picat es va observar a diversos valors de pH depenent de la quantitat de metanol. En aigua pura (0% metanol) amb 0,5% NaOH (pH 11), el mecanisme és uniforme amb una taxa de corrosió de 0,08-0,15 mm per any sense picar. En metanol al 20% amb NaOH al 0,5% el mecanisme es combina i la densitat de picat és de 5-15 pits/cm2. El mecanisme és picant en un 35% de metanol amb un 0,5% de NaOH i la densitat és de 20-80 pits/cm2. En metanol al 50% amb NaOH al 0,5%, el mecanisme és picat amb una densitat de 30-100 pits/cm². El mecanisme és una picada severa amb més de 50 pits/cm² en un 70% de metanol amb un 0,5% de NaOH. Un contingut més alt de metanol condueix a més picat a un pH determinat.
Control de pH de metanol/escalfadors d'aigua
La taula següent conté les directrius per al pH màxim per mantenir una corrosió constant per als escalfadors de titani de grau 2 i grau 7 en 35% de metanol/aigua a 65 graus.
Mecanisme desitjat pH màxim per al grau 2 pH màxim per al grau 7 Concentració recomanada de NaOH (%) Taxa de corrosió esperada (mm/any)
Uniforme<8 <9 <0.05 <0.05
Uniforme (acceptable) 8 - 9 9 - 10 0.05 - 0.1 0.03 - 0.06
Mixt (marginal) 9–10 10–11 0.1–0.3 0.05–0,12
Avoid pitting >10 >11 >0.3 >0.12
Enginyeria Més enllà del pH
El grau de titani afecta el pH de transició. El grau 7 (estabilitzat amb pal·ladi-) fa que la transició uniforme a la picada a pH 10-11 permet un funcionament segur al 0,5% de NaOH (pH 11) en un 35% de metanol. Hi ha alguna millora al grau 12. El gruix de la paret permet la penetració de la fossa. Una paret de 2,0 mm amb picats de 0,2 mm per any durarà 10 anys. El risc de picar es redueix afegint aigua a la barreja de metanol/aigua; al 50% d'aigua (50% de metanol) el pH de transició és de 10,5. La presència de clorurs a la solució redueix el pH de transició en 1-2 unitats.
Elaboració d'una especificació informada
Escalfador d'immersió de titani al 35% de metanol/aigua a 65 graus, no afegiu NaOH per sobre del 0,1% per al grau 2 o per sobre del 0,3% per al grau 7. Si el pH és dictat per raons de procés per ser alcalí, utilitzeu titani de grau 7 i mantingueu el pH per sota d'11. Si es troben picades, substituïu l'escalfador i baixeu el pH. Durant el funcionament, comproveu el pH setmanalment i si el pH és > 9 (Grau 2) o > 10 (Grau 7), apliqueu àcid acètic per reduir el pH. L'enginyer controla el pH per sota del nivell de transició clau per evitar el canvi de l'aprimament uniforme a la picada ràpida en la barreja de metanol/aigua.
