F'Heater ta 'Immersjoni Elettrika tat-Titanju għal Soluzzjoni Dikromat tas-Sodju ta' 10% f'70 grad, Għaliex il-Ion tal-Kromju Eżavalenti Ma Jpassivax il-wiċċ tat-titanju minkejja li huwa Ossidatur qawwi?

Dikromat tas-sodju (Na2Cr2O7) huwa soluzzjoni ossidanti qawwija f'10% u 70 grad. Il-kromju eżavalenti (Cr⁶⁺) huwa aġent ossidanti qawwi b'potenzjal ta' tnaqqis tipiku ta' +1.33 V għal Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺. Il-joni tal-kromat jinduċu passività f'diversi metalli, eż. l-istainless steel. Iżda t-titanju ma jifformax film passiv stabbli b'kromju eżavalenti. Peress li l-joni tal-kromju mhumiex inkorporati fil-kannizzata tad-dijossidu tat-titanju, il-potenzjal għoli ta 'ossidazzjoni fil-fatt imbotta t-titanju fiż-żona transpassiva u jikkawża diżintegrazzjoni kontinwa tal-film passiv. Ir-rata ta 'korrużjoni tat-titanju f'dikromat tas-sodju ta' 10% f'70 grad hija 0.05-0.15 mm/sena li hija ogħla minn f'ħafna soluzzjonijiet ta 'klorur newtrali.

L-Imġieba tat-Titanju f'Soluzzjonijiet ta 'Kromju Eżavalenti

It-titanju huwa passivat minn saff ta 'TiO₂ stabbli. F'soluzzjonijiet tad-dikromat, ir-reazzjoni ta 'tnaqqis fil-wiċċ tat-titanju hija Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e- → 2Cr 3+ + 7H 2 O. Id-densità għolja tal-kurrent ta' skambju ta 'din ir-reazzjoni tgħolli l-potenzjal imħallat tat-titanju għal valuri li jaqbżu +1.0 V vs elettrodu idroġenu konvenzjonali. F'potenzjali nobbli bħal dawn, it-titanju jinsab fiż-żona transpassiva fejn il-kisi tat-TiO2 jiġi ossidizzat aktar għal speċi Ti4+ solubbli. Minflok ma jkun stabbli, il-film passiv qed jinħall kontinwament. Ukoll, il-joni tal-kromat ma joħolqux komposti li ma jinħallux bit-titanju li jistgħu joperaw bħala saff ta 'barriera, bħalma huwa l-każ tal-ħadid jew tal-kromju, fejn il-kromat jifforma ossidi spinel protettivi.

Rati ta 'Korrużjoni Kwantitattivi u Analiżi tal-wiċċ

L-imġiba ta 'korrużjoni li ġejja għat-titanju ta' Grad 2 ġiet żviluppata permezz ta 'ttestjar ikkontrollat ​​f'10% Na2Cr2O7 f'70 grad għal 1,000 siegħa. Ir-rata ta' korrużjoni hija 0.05 - 0.15 mm/sena, jiġifieri. 5 - 15 darbiet ogħla milli fl-ilma ħelu fl-istess temperatura. L-ossidu jew l-idrossidu tal-kromju jiġi depożitat fuq il-wiċċ, u jikkawża kulur isfar-kannella. Studji tal-ispettroskopija tal-fotoelettroni tar-raġġi X-juri li l-kisi tal-wiċċ huwa taħlita ta' TiO2 u Cr(OH)3 iżda li l-film huwa poruż u mhux-protettiv. Il-potenzjal ta' ċirkwit miftuħ-kien fil-medda transpassiva bejn +0.6 u +0.9 V vs Ag/AgCl. Jiġi osservat traqqiq uniformi, l-ebda pitting ma nnutat. Fi 3% NaCl f'70 grad, it-titanju ta' Grad 2 għandu rata ta' korrużjoni ta' 0.01-0.03 mm fis-sena u potenzjal passiv ta' +0.1 sa +0.3 V.

Effett tal-Konċentrazzjoni u t-Temperatura fuq l-Intensità tal-Korrużjoni

Ir-rata ta 'korrużjoni tiżdied maż-żieda fil-konċentrazzjoni tad-dikromat u t-temperatura. Ir-rati ta' korrużjoni huma 0.03 sa 0.08 mm/sena f'5 % Na2Cr2O7 u 70C. Ir-rata f'10 % u 70 grad hija 0.05–0.15 mm yr−1 . Fi 15% u 70 grad ir-rata tiżdied għal 0.08-0.20 mm fis-sena. F'10 % u 50 grad ir-rata tonqos għal 0.02–0.05 mm/sena. F'10 % u 90 grad ir-rata hija 0.10-0.25 mm fis-sena. F'20 fil-mija u 90 grad C, ir-rata hija 0.15-0.35 mm fis-sena. Ix-xoljiment transpassiv jipproċedi b'mod uniformi fuq il-wiċċ kollu u x-xoljiment huwa uniformi mingħajr pitting. Id-diffużjoni kinetika tal-kontroll imħallat tidher, l-enerġija ta 'attivazzjoni tal-proċess hija ta' madwar 40 kJ/mol.

Imġieba tal-Korrużjoni tal-Gradi tat-Titanju f'Soluzzjonijiet Dikromat

It-tabella li ġejja tippreżenta r-rati ta 'korrużjoni u l-karatteristiċi tal-film passiv ta' diversi gradi ta 'titanju f'dikromat tas-sodju ta' 10% f'70 grad għal 1,000 siegħa.

Rata ta' Korrużjoni tal-Grad tat-Titanju (mm/sena) Kompożizzjoni tal-Film tal-wiċċ Potenzjal ta' Ċirkwit Miftuħ (V vs. Ag/AgCl) Pitting Osservat
Grad 2 (kummerċjalment pur) Poruż 0.05-0.15 TiO₂ + Cr(OH)₃ +0.6 sa +0.9 Le
Grad 7 (Ti-0.15Pd) 0.04–0.12 TiO₂ + Cr(OH)₃ + Pd +0.7 sa +1.0 Le
Grad 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) 0.06-0.18TiO2 + Cr(OH)3 + MoO3 +0.5 sa +0.8 Le
Grad 5 (Ti-6Al-4V) 0.08-0.22Ossidi mħallta +0.5 sa +0.8 Le
Gwida ta' Mitigazzjoni tas-Servizz Dikromat u Għażla tal-Materjal

## Rakkomandazzjonijiet għall-Għażla tal-Heater tat-titanju u Limiti Operazzjonali għat-Tisħin ta' Soluzzjonijiet tad-Dikromat tas-Sodju It-tabella li ġejja tinkludi rakkomandazzjonijiet għall-għażla tal-ħiters tat-titanju u limiti operattivi għal applikazzjonijiet li jeħtieġu tisħin ta' soluzzjonijiet tad-dikromat tas-sodju.

Konċentrazzjoni ta' Dikromat (%) Temperatura (grad) Rata ta' Korrużjoni Proġettata tal-Grad tat-Titanju Rakkomandat (mm/sena) Ħajja Mistennija (ħajt ta' 1.5 mm)<5 <50 Grade 2 <0.03 > 10 years 5-10 50-70 Grade 7 0.05-0.12 3-5 years 10-15 70 Grade 7 0.08-0.20 2-3 years >15 >70 Not recommended >0.20 <2 years
Post-Inġinerija tal-Għażla tal-Grad

Il-ħxuna tal-ħajt tagħti allowance għall-korrużjoni. Ħajt ta '2.0 mm b'rata ta' korrużjoni ta '0.10 mm fis-sena se jdum 20 sena. Ix-xoljiment transpassiv mhuwiex influwenzat ħafna mill-finitura tal-wiċċ tat-tubu. Ir-rata ta 'korrużjoni tiżdied b'2-3 darbiet fil-preżenza ta' kloruri fis-soluzzjoni tad-dikromat, li jista 'jkun minħabba l-użu ta' ilma maħmuġ. Il-preżenza ta 'jonji tas-sulfat għandha influwenza inibitorja ħafifa. Ir-reazzjoni katodika titnaqqas billi tneħħi l-arja tas-soluzzjoni biex telimina l-ossiġnu, li jnaqqas ir-rata ta 'korrużjoni bi 30-50%.

Nagħmlu Spekulazzjoni Informata

Ir-rata ta 'korrużjoni tal-ħiters ta' immersjoni elettriċi tat-titanju f'dikromat tas-sodju ta '10% f'70 grad hija mbassra li tkun 0.05-0.15 mm/sena għall-Grad 2 u 0.04-0.12 mm/sena għall-Grad 7. Speċifika ħxuna minima tal-ħajt ta' 2.0 mm biex tagħti ħajja ta 'servizz ta' 10-20 sena. Jekk għandek konċentrazzjoni jew temperatura ogħla, tista 'tkun trid tikkunsidra li tnaqqas it-temperatura tax-xogħol jew iddilwixxi s-soluzzjoni tad-dikromat. Waqt li l-heater ikun qed jaħdem, fittex varjazzjonijiet fir-reżistenza elettrika li jistgħu jkunu indikazzjoni ta’ traqqiq. Jekk is-soluzzjoni titniġġes bil-kloruri, naqqas it-temperatura għal 50 grad. L-inġinier jaf li l-kromju eżavalenti mhux se passivate titanju, iżda se jipproduċi dissoluzzjoni transpassive. L-inġinier jagħżel il-ħxuna tal-ħajt u l-grad xierqa biex jagħti ħajja ta 'servizz prevedibbli f'soluzzjonijiet tad-dikromat tas-sodju.