Għaliex Heater tat-titanju mhuwiex adattat għat-tisħin ta 'l-aċidu fosforiku f'temperaturi 'l fuq minn 120 grad Minkejja l-Prestazzjoni Eċċellenti tiegħu fi 80 grad?

Għal inġinier tal-proċess li jispeċifika heater ta 'immersjoni tat-titanju għal servizz ta' aċidu fosforiku bħal fil-manifattura tal-fertilizzanti, trattament tal-metall jew ipproċessar tal-ikel, il-prestazzjoni tat-titanju ta 'Grad 2 tinbidel sostanzjalment bejn 80 grad u 120 grad. It-titanju juri reżistenza għall-korrużjoni eċċellenti fl-aċidu fosforiku f'80 grad sa 30-40% konċentrazzjoni u rati ta 'korrużjoni inqas minn 0.05 mm/sena. Iżda f'aċidu fosforiku dilwit (10-20%) anke f'120 grad ir-rata ta 'korrużjoni titla' għal 0.5-2.0 mm/sena - żieda minn 10 sa 40 darba. Din l-aċċelerazzjoni mgħaġġla hija attribwita għall-fatt li l-kisi passiv protettiv TiO2 isir solubbli fl-aċidu fosforiku f'temperaturi elevati, speċjalment fil-preżenza ta 'impuritajiet tal-fluworidu jew ċirkostanzi ta' tnaqqis. L-għarfien ta 'dan il-limitu tat-temperatura jippermetti lill-inġinier jagħżel materjali alternattivi (tantalu, żirkonju, jew ħadid b'ħafna silikon) għal servizz ta' aċidu fosforiku f'temperatura għolja.

Mekkaniżmu ta 'Korrużjoni tat-titanju fl-Aċidu Fosforiku Hot
L-aċidu fosforiku (H3PO4) huwa aċidu ħafif, mhux-ossidant. B'differenza mill-aċidu sulfuriku jew idrokloriku, ma joħloqx reazzjoni katodika sinifikanti biex issostni l-film passiv tat-titanju. F'temperaturi taħt it-80 grad, is-solubilità ta 'TiO 2 fl-aċidu fosforiku hija baxxa u għalhekk il-film passiv huwa stabbli. Aktar minn 100 grad is-solubilità tiżdied malajr. Ir-reazzjoni TiO₂ + 4H⁺ + 4H₃PO₄ → Ti(HPO₄)₂·2H₂O + 2H₂O qed tipproċedi b'rata dejjem tiżdied. Il-prodott tal-korrużjoni tal-fosfat tat-titanju mhuwiex-protettiv, u komunement jippreċipita bħala ħama, li jesponi metall frisk għal attakk kontinwu. Barra minn hekk, l-aċidu fosforiku kummerċjali fih impuritajiet tal-fluworidu (minn blat tal-fosfat) jew impuritajiet tas-sulfat (mill-manifattura tal-proċess imxarrab-) li jkomplu jżidu r-rata ta 'korrużjoni tat-titanju billi jikkumplesaw jonji tat-titanju u jimblukkaw ir-repasivazzjoni.

Rata ta 'Korrużjoni Dipendenti mit-Temperatura tat-Titanju fl-Aċidu Fosforiku - Kwantifikazzjoni
Aċidu Fosforiku Konċentrazzjoni Temperatura (grad) Rata ta' Korrużjoni ta' Grad 2 Titanju (mm/sena) Alternattiva Rakkomandata Adattabbiltà
10% 80 0.02–0.05 Eċċellenti Xejn meħtieġ
10% 100 0.10-0.20 Monitor Marġinali mill-qrib 10% 120 0.50-1.00 Fqir Tantalu jew żirkonju
30% 80 0.03-0.08 Eċċellenti Mhux meħtieġ
30% 100 0.15 - 0.30 Aġġornament Marġinali ta' Grad 7 30% 120 0.80 - 2.00 Tantalju mhux addattat 50% 80 0.05 - 0.15 Grad 7 aċċettabbli rakkomandat 50% 100 0.30 - 0.80 Tantalju jew żirkonja fqir
50% 120 2.00–5.00 Tantalju mhux addattat 85% (konċentrat) 80 0.10–0.30 Grad Marġinali 7 meħtieġ 85% 100 1.00–3.00 Tantalju jew grafit mhux adattat
Gwida Ibbażata fuq Xenarju- għall-Għażla ta' Ħiters tal-Aċidu Fosforiku
Applikazzjoni u Kundizzjonijiet tal-Użu Adattabbiltà tat-Titanium Materjal Rakkomandat Ħajja Mistennija bi Grad 2 (jekk użat)
Ħażna ta 'aċidu fosforiku (ambjent, 25 grad) Eċċellenti Grad 2 titanju 20+ snin
Aċidu fosforiku, dilwit 10% (70 grad) Grad 2 titanju Eċċellenti 15-20 sena
Aċidu fosforiku dilwit (10 %, 100 grad) Titanju Marġinali Grad 7 jew ħxuna tal-ħajt 1.5 mm 3-5 snin Grad 2 bi spezzjoni annwali
Aċidu fosforiku dilwit (10%, 120 grad) Tantalju jew żirkonju mhux adattat < 1 sena (Grad 2)
Aċidu fosforiku tal-proċess imxarrab (30%, 80 grad, fluworidi) Żirkonju fqir jew grafit < 2 snin (Grad 2)
Aċidu fosforiku (85%, 80 grad) Titanju Marġinali Konċentrat Grad 7 jew tantalu 2–4 snin (Grad 2)
Aċidu fosforiku b'impuritajiet ossidanti (Fe3+, HNO3) OK sa 100 grad Grad 2 Ossidaturi tat-titanju jistabbilizzaw film passiv, iżidu l-firxa
Aċidu fosforiku li fih impuritajiet li jnaqqas (H2, sulfidi) Mhux adattat aktar minn 60 grad Żirkonju jew tantalu Attakk jitħaffef f'ċirkostanzi aktar baxxi
Mitigazzjonijiet tal-inġinerija għal aċidu fosforiku b'temperatura moderata (90-110 grad)
Għat-temperatura operattiva fir-reġjun marġinali (90-110 grad) u meta s-sostituzzjoni tal-heater bit-tantalu mhix prattika, hemm ħafna mitigazzjonijiet li jistgħu jestendu l-ħajja tat-titanju ta 'Grad 2. L-aħjar mod biex tikkontrobattu dan huwa li żżid ossidant mal-aċidu fosforiku (100–200 ppm Fe3+ jew 50 ppm perossidu tal-idroġenu). L-ossidanti jmexxu l-potenzjal tal-korrużjoni fir-reġjun passiv u jnaqqsu drastikament ir-rati tal-korrużjoni-b'fattur ta' 5 sa 10 f'100 grad. It-tieni mitigazzjoni hija aġġornament għat-titanju ta' Grad 7 (Ti-0.15% Pd). L-inklużjoni tal-palladju tbiddel il-potenzjal tal-korrużjoni għal valuri aktar nobbli u l-Grad 7 jista 'jintuża f'120 grad f'30% aċidu fosforiku b'rati ta' korrużjoni inqas minn 0.1 mm/sena. It-tielet mitigazzjoni hija li tnaqqas il-kontenut ta 'aċidu fosforiku. Ir-rata ta 'korrużjoni f'100 grad tonqos b'50-70% bit-tnaqqis tal-konċentrazzjoni tal-aċidu operattiv minn 30% għal 20%.

Konklużjoni Titanju mhux adattat għall-aċidu fosforiku f'120 grad u aktar
It-titanju ta' Grad 2 mhuwiex adattat għat-tisħin ta' l-aċidu fosforiku 'l fuq minn 120 grad, anke f'konċentrazzjonijiet baxxi (10-20%). It-titanju jissaddad b'rati taħt 0.08 mm fis-sena f'konċentrazzjonijiet ta 'aċidu fosforiku sa 50% f'80 grad. Is-solubilità ta 'TiO2 fl-aċidu fosforiku sħun tiżdied b'mod esponenzjali mat-temperatura. Pereżempju, il-materjal identiku f'120 grad jissaddad f'0.5 sa 2.0 mm/sena, żieda ta '10 sa 40 darbiet. Għal applikazzjonijiet li jeħtieġu tisħin ta 'aċidu fosforiku 'l fuq minn 100 grad, titanju ta' Grad 7 (ligat bil-palladju) jestendi l-firxa utli għal 110-120 grad. Ħiters tat-tantalu jew taż-żirkonju huma meħtieġa 'l fuq minn 120 grad. Għal servizz ta 'aċidu fosforiku ta' aktar minn 80 grad, il-fornitur jeħtieġ li jiġi fornut bil-konċentrazzjoni speċifika ta 'aċidu, temperatura massima, u preżenza ta' fluworidu jew kontaminanti ossidanti biex jippermettu għażla xierqa ta 'materjal u jevitaw falliment bikri.