Għaliex Ħiter tat-Titanju Jfalli b'Tnaqqija Uniformi f'Aċidu Formiku Konċentrat iżda b'Pitting Lokalizzat f'Aċidu Formiku Dilwit (5%)?

Pereżempju, il-kawża tal-falliment ta 'heater ta' immersjoni tat-titanju f'servizz ta 'aċidu formiku tvarja ħafna mal-konċentrazzjoni ta' l-aċidu, li hija importanti għal inġinier tal-proċess meta jagħżel heater. 2. titanju ta 'Grad 2 f'aċidu formiku konċentrat (85-99%) jissaddad b'mod uniformi billi jitnaqqas, b'rata ta' korrużjoni prevedibbli u mkejla li tippermetti l-għażla tal-ħxuna tal-ħajt ibbażata fuq il-korrużjoni. F'5-10% aċidu formiku, dan l-istess grad ta 'titanju jista' jonqos b'pitting lokalizzat, attakk rapidu mhux mistenni li jista 'jippanċja fil-ħajt fi kwistjoni ta' xhur filwaqt li r-rata ta 'korrużjoni tas-soltu tindika snin ta' ħajja. Id-diskrepanza osservata hija attribwita għal effetti opposti tal-konċentrazzjoni tal-aċidu fuq l-istabbiltà passiva tal-film, l-evoluzzjoni tal-idroġenu u l-formazzjoni tal-kumpless tal-format tat-titanju solubbli. L-għarfien ta 'dan il-mekkaniżmu ta' falliment dipendenti fuq il-konċentrazzjoni jippermetti lill-inġinier jagħżel il-ħxuna tal-ħajt u l-istrateġija ta 'spezzjoni xierqa għal kull firxa ta' konċentrazzjoni.

Dipendenza tal-Mekkaniżmu ta' Ħsara Elettrokimiku fuq il-Konċentrazzjoni
Low water concentration in concentrated formic acid (>70%) inaqqas il-konduttività jonika u għalhekk inaqqas ir-rata ta 'korrużjoni elettrokimika. Il-mekkaniżmu ewlieni tal-korrużjoni huwa t-tqassim kimiku tal-kisi passiv TiO2 bl-aċidu formiku u tnaqqija uniformi sussegwenti. Il-prodott tal-korrużjoni, il-format tat-titanju, jinħall, iżda jipproduċi b'pass regolari u prevedibbli. Il-film passiv ma jinqeredx lokalment u jibqa' mhux miksur fuq il-wiċċ kollu.

In dilute formic acid (5-10%) there is enough water to facilitate electrochemical corrosion. The cathodic reaction is hydrogen evolution (2H+ + 2e- ->H2). L-idroġenu atomiku jiġi assorbit fil-kannizzata tat-titanju li jiġġenera idrur tat-titanju fraġli (TiHx) fil-konfini u l-inklużjonijiet tal-qamħ. Il-volum huwa estiż mill-qsim lokali tal-film passiv minħabba l-ġenerazzjoni tal-idrur. It-titanju espost fiż-żoni miksura jinħall malajr fl-aċidu formiku. Dan huwa attakk limitat f'postijiet diskreti u mhux traqqiq uniformi, jiġifieri pitting-fond. Ir-rati ta 'propagazzjoni tal-fosos huma 10 sa 50 darba akbar mir-rata ta' korrużjoni uniformi evalwata b'telf ta 'piż.

Kejl tal-Konċentrazzjoni ta 'Aċidu Formiku ta' Rati ta 'Korrużjoni u Modi ta' Ħsara
Aċidu Formiku (% tal-piż)Temperatura (C)Modalità ta' falliment dominanti Rata ta' korrużjoni (mm/sena)Ħin għat-Titqib (ħajt 1.5 mm)Prevedibbiltà 99% (glaċiera) 50%Tnaqqija uniformi 0.03-0.08 19-50 snin Għoli (mistennija)
99% 100 Anki traqqiq 0.15-0.30 5-10 sninGħoli 85% 80 Traqqiq, uniformi 0.10–0.20 7.5–15-il sena50% Għoli 80Imħallat (uniformi + xi ħofor) 0.20-0.40 3.8-7.5 snin Moderat
20% 80 Pitting Dominanti 0.30-0.60 (medja) 2.5-5 snin (medja)Baxx (fosos miftuħa preċedenti)
10% 80 Pitting sever 0.40 sa 0.80 (medja) 1.9 sa 3.8 snin (medja) Baxx ħafna (fosos f'< 1 sena)
5% 80 Pitting sever 0.50-1.00 (medja) 1.5-3 snin (medja)Baxx ħafna (fosos f'6-12-il xahar)
1% 80 Fraġilità tal-idroġenu + pitting 0.20 - 0.503–7.5 snin imprevedibbli
Huwa muri li l-konċentrazzjoni ta 'transizzjoni kritika hija madwar 15-25 % aċidu formiku. Għal valuri 'l fuq minn 25% tnaqqija uniformi jiddomina u r-rati ta' korrużjoni jobdu relazzjoni ta 'Arrhenius prevedibbli mat-temperatura. Taħt il-15% tippredomina l-pitting u r-rata medja ta 'korrużjoni hija tbassir fqir tal-ħajja tas-servizz attwali, minħabba li ħofra waħda tista' tipperfora l-ħajt filwaqt li l-metall tal-madwar jibqa 'l-aktar mhux attakkat.

Gwida Ibbażata fuq Xenarju għall-Għażla tal-Konċentrazzjoni tal-Aċidu Formiku
Konċentrazzjoni u Temperatura Aċidu FormikuTitanium Grad 2 Adattabbiltà Disinn Strateġija Spezzjoni Rekwiżit
85–99%, < 80 grad Eċċellenti ħajt Standard (1.5 mm). Kalkolu tal-konċessjoni tal-korrużjoni tar-rata uniformi. Il-kontroll annwali tal-ħxuna huwa biżżejjed.
Aċċettabbli Ħajt miżjud (2.0–2.5 mm) 85–99%, 80–100 grad Traqqiq uniformi prevedibbli. Kontroll tal-ħxuna darbtejn fis-sena
50-70%, < 60 grad Aċċettabbli 2.0 mm ħajt b'konċessjoni ta 'korrużjoni. Oqgħod attent għal transizzjoni pitting. Stħarriġ trimestrali tal-ħxuna u l-ħofor.
20-50%, kwalunkwe temperatura Aġġorna Marġinali għal Grad 7 (ligat Pd) jew żid il-ħajt għal 3.0 mmSpezzjoni regolari tal-fossa (kull xahar)
5–15%, temperatura > 40 grad Fqira Tużax Grad 2 Speċifika żirkonju Grad 7 jew tantalu.N/A Grad 2 se jkun wieħed mgħaġġel.
< 5% ambientPoor Do not use titanum. Use PTFE lined or Hastalloy C-276 heater.Not relevant.
Soluzzjonijiet ta 'Inġinerija għal Servizz ta' Aċidu Formiku Dilwit
Hemm tliet mitigazzjonijiet biex jitnaqqas ir-riskju ta 'pitting meta servizz ta' aċidu formiku dilwit (5-15%) ma jistax jiġi evitat u titanju ta 'Grad 2 għandu jiġi utilizzat. L-ewwel huwa li tiżdied il-konċentrazzjoni tal-aċidu billi żżid aċidu formiku konċentrat jew ilma li jevapora sabiex il-konċentrazzjoni taqbeż l-20% u l-mekkaniżmu ta 'falliment isir traqqiq uniformi. It-tieni mitigazzjoni hija li żżid aġent ossidanti (100-200 ppm Fe³⁺ jew Cu²⁺) mas-soluzzjoni, li jċaqlaq il-potenzjal tal-korrużjoni fiż-żona passiva u jrażżan l-evoluzzjoni tal-idroġenu, u b'hekk inaqqas il-produzzjoni tal-idrur u l-pitting. It-tielet mitigazzjoni hija li tapplika potenzjal ta 'protezzjoni katodika ta' -0.8 V vs SCE b'anodu taż-żingu sagrifiċjali li ma jippermettix li l-potenzjal tat-titanju jilħaq ir-reġjun tal-evoluzzjoni tal-idroġenu.

Konklużjoni: Aċidu formiku, 5% (dilwit) Ikkawża Pitting Konċentrat; Traqqiq Uniformi
F'aċidu formiku kkonċentrat (85-99%) heater tat-titanju jonqos b'tirqiq uniformi. Il-kontenut baxx ta 'ilma jirrestrinġi l-korrużjoni elettrokimika u għalhekk jipprovdi telf ta' metall imkejjel prevedibbli. F'aċidu formiku dilwit (5%) hemm biżżejjed ilma biex jikkawża evoluzzjoni H, assorbiment ta 'l-atomu H, produzzjoni ta' idrur u tqassim tal-film passiv lokalizzat li jwassal għal pitting veloċi u imprevedibbli. Il-konċentrazzjoni ta' tranżizzjoni kritika hija fil-medda ta' 15-25 %. Jiddomina aktar minn 25% tnaqqija konsistenti u titanju ta 'Grad 2 jagħti ħajja ta' servizz suffiċjenti b'konċessjoni ta 'korrużjoni adegwata. Il-Grad 2 mhuwiex suġġerit fejn il-pitting huwa taħt il-15%. Meta tispeċifika heater tat-titanju għal dazju tal-aċidu formiku, il-fornitur jeħtieġ il-konċentrazzjoni eżatta tal-aċidu biex ibassar kif suppost il-modi ta 'falliment u jikkalkula l-konċessjoni tal-korrużjoni (għall-aċidu konċentrat) jew joffri titjib tal-materjal (għall-aċidu dilwit).