En una barreja de metanol/aigua al 35% a 65 graus, el titani de grau 2 presenta un aprimament uniforme de 0,02 a 0,05 mm per any. L'addició d'hidròxid de sodi (NaOH) al 0,5% augmenta el pH a 10-11. A aquest pH elevat, la pel·lícula passiva de titani es torna menys estable en metanol a causa de la formació de titanats solubles. El mecanisme de corrosió passa d'una picada uniforme a una localitzada, amb profunditats de fosa de 0,2 a 0,8 mm per any, que és de 10 a 20 vegades més ràpid que l'aprimament uniforme. El canvi es produeix perquè un pH elevat afavoreix la dissolució de TiO₂ per formar ions titanat (TiO₃²⁻) en presència de metanol.

El mecanisme del canvi induït del pH-de la corrosió uniforme a la corrosió per picades

A pH neutre (6-7), la pel·lícula passiva de titani és estable en mescles de metanol/aigua. La pel·lícula es dissol uniformement a un ritme lent. A pH alt (10–11), els ions hidroxil reaccionen amb TiO₂: TiO₂ + 2OH⁻ → TiO₃²⁻ + H₂O. Els ions de titanat són solubles en mescles de metanol/aigua, cosa que provoca un aprimament de la pel·lícula. Tanmateix, l'atac no és uniforme perquè la pel·lícula passiva es trenca en punts febles com els límits de gra o partícules intermetàl·liques. Una vegada que s'inicia una fossa, es manté el pH alt dins de la fossa i la fossa es propaga ràpidament.

Taxa quantitativa de corrosió i mecanisme com a funció de la concentració de NaOH

Les proves controlades en 35% de metanol/aigua a 65 graus amb una concentració variable de NaOH durant 500 hores han establert el següent per al titani de grau 2. A un 0% de NaOH (pH 6–7), la taxa de corrosió és de 0,02–0,05 mm per any, el mecanisme és uniforme i la densitat de picades és de 0 pous per cm². A un 0,1% de NaOH (pH 9), la taxa és de 0,03–0,06 mm per any, el mecanisme es barreja i la densitat de picat és d'1–5 pous per cm². A un 0,3% de NaOH (pH 10), la taxa és de 0,05-0,12 mm per any, el mecanisme es barreja i la densitat de picat és de 5-20 pous per cm². Al 0,5% de NaOH (pH 11), el llindar crític, la taxa és de 0,10 a 0,25 mm per any, el mecanisme és picat i la densitat de picat és de 20 a 80 pits per cm². A l'1,0% de NaOH (pH 12), la taxa és de 0,20 a 0,50 mm per any, el mecanisme és una picada severa i la densitat de picat és de 50 a 150 pits per cm².

Influència de la concentració de metanol en la transició del pH

El pH al qual es produeix la transició d'uniforme a picat depèn de la concentració de metanol. En aigua pura (0% metanol) amb 0,5% NaOH (pH 11), el mecanisme és uniforme i la taxa de corrosió és de 0,08-0,15 mm per any sense picar. En metanol al 20% amb NaOH al 0,5%, el mecanisme es barreja i la densitat de picat és de 5 a 15 pous per cm². En un 35% de metanol amb un 0,5% de NaOH, el mecanisme és picat i la densitat és de 20 a 80 pits per cm². En metanol al 50% amb NaOH al 0,5%, el mecanisme és picat i la densitat és de 30 a 100 pits per cm². En un 70% de metanol amb un 0,5% de NaOH, el mecanisme és una picada severa i la densitat supera els 50 pous per cm². Un contingut més elevat de metanol afavoreix la picadura a un pH determinat.

Guia de control de pH per a escalfadors d'aigua/metanol

La taula següent ofereix recomanacions per al pH màxim per mantenir una corrosió uniforme per als escalfadors de titani de grau 2 i grau 7 en un 35% de metanol/aigua a 65 graus.

Enginyeria més enllà del control del pH

El grau de titani afecta el pH de transició. El grau 7 (pal·ladi-estabilitzat) canvia la transició uniforme-a-pitting a pH 10-11, permetent un funcionament segur al 0,5% de NaOH (pH 11) en un 35% de metanol. El grau 12 ofereix una millora intermèdia. El gruix de la paret proporciona un marge de penetració de la fossa; una paret de 2,0 mm amb picades a 0,2 mm per any dura 10 anys. L'addició d'aigua a la barreja de metanol/aigua redueix el risc de picar; 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

Per a un escalfador d'immersió de titani al 35% de metanol/aigua a 65 graus, eviteu afegir NaOH per sobre del 0,1% per al grau 2 o per sobre del 0,3% per al grau 7. Si es requereixen condicions alcalines per motius de procés, utilitzeu titani de grau 7 i mantingueu el pH per sota de 11. Si es troben picades, substituïu l'escalfador i reduïu el pH. Durant el funcionament, controleu el pH setmanalment; si el pH supera 9 per al grau 2 o 10 per al grau 7, afegiu àcid acètic per baixar el pH. En controlar el pH per sota del nivell de transició crític, l'enginyer impedeix el canvi de l'aprimament uniforme a la picada ràpida en les mescles de metanol/aigua.