За титаниева нагревателна намотка от клас 12 в 20% разтвор на амониев бисулфат при 110 градуса, как времето на предварително-излагане във въздуха (1 час срещу . 24 часа) променя скоростта на репасивация след киселинно разстройство?

Разтвори на амониев бисулфат (NH 4 HSO 4 ) с концентрация 20 % и 110 градуса се използват в някои химични процеси и десулфуризация на димни газове. Титанът от клас 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) има по-добра устойчивост на корозия при редуциращи киселини поради добавянето на молибден и никел, повишаващи стабилността на пасивния филм. Пасивният филм на Grade 12 е стабилен при нормални условия, но по време на киселинно разстройство, когато локалното рН намалее от 4 на 1,5, филмът може моментално да се разпадне. Скоростта на повторно пасивиране, т.е. скоростта на възстановяване на пасивния филм след разрушаването, зависи от времето на предварително -излагане на въздух преди разрушаването. Удълженото време на предварителна-експозиция от 24 часа образува по-плътен и по-стабилен образуван във въздуха оксид (3-5nm) в сравнение с кратко предварително излагане от 1 час (1-2nm). По-дебелият оксид позволява по-бързо повторно пасивиране и намалява интегрирания корозионен заряд по време на разрушаването с фактор три.

Механизмът на сгъстяване на титанов клас 12 въздушно{1}}образува оксид

Естественият оксид на титан клас 12 при температура на околната среда нараства логаритмично с времето във въздуха. Дебелината на оксида след 1 час излагане на въздух е около 1,5-2,0 nm и се състои от молибденови и никелови оксиди (MoO₃, NiO), които насърчават стабилността. Дебелината достига 3,0–4,0 nm след 24 часа. След 7 дни дебелината се доближава до 5–6 nm. По-тънкият оксид, образуван след 1 час преди -излагане, се разтваря лесно по време на киселинно разрушаване, като по този начин излага основния метал на активна корозия за по-дълго време. По-здравият 24-часов оксид преди излагане се разтваря само частично, но дава шаблонна повърхност с легиращи елементи, обогатени, за да позволят бързо реформиране. Времето за повторно пасивиране е времето, необходимо на плътността на корозионния ток да падне под 10 µA/cm2, когато разстройството е отстранено.

Количествени нива на репасивация след киселинно разстройство

Проведени са контролирани тестове в 20% NH4HSO4 при 110 градуса (нормално pH 4,0) с киселинно разстройство до pH 1,5 чрез добавяне на сярна киселина за 1 час и последвано от връщане до pH 4,0. Показано е, че поведението на репасивация е различно за различни времена преди-експозиция. Дебелината на оксида е 1,5-2,0 nm с предварително-излагане на въздух за 1 час. Корозионният заряд по време на разрушаването е 15–25 mC/cm². Периодът на репасивация е 5-12 минути, когато рН се връща обратно до 4,0, а общата загуба на метал на нарушение е 0,5-0,8 µm. След 6 часа предварителна експозиция дебелината на оксида е 2,5–3,0 nm, корозионният заряд е 10–15 mC/cm2, времето за повторно пасивиране е 3–6 минути и загубата на метал е 0,3–0,5 µm на разрушаване. С 24-часова предварителна експозиция, дебелината на оксида е 3,0-4,0 nm, корозионният заряд е 5-10 mC/cm^2, времето за повторно пасивиране е намалено до 2-4 минути и загубата на метал е намалена до 0,15-0,30 µm на нарушение. Предварителната експозиция от 7 дни води до 5-6 nm дебелина на оксида, намаляване на корозионния заряд до 3-6 mC/cm2, време за повторно пасивиране от 1-2 минути и загуба на метал от само 0,10-0,20 µm на разместване. За разлика от това, прясно ецвана повърхност, с малко или никакво излагане на въздух и дебелина на оксидния филм по-малка от 0,5 nm, има корозионен заряд от 30-50 mC/cm2, период на репасивация от 15-30 минути и загуба на метал от 1,0-1,5 µm на разрушаване.

Ефект от тежестта на смущението и броя на циклите върху кумулативните щети

Колкото по-дълго е предварителното -излагане, толкова по-голяма е ползата за по-тежки или продължителни разстройства. Например, нарушение на рН 1,5 за 0,5 часа кара епруветка с 1 час пред-експозиция да загуби 0,4–0,6 µm метал, докато епруветка с 24 часа пред-експозиция губи само 0,12–0,25 µm. При 2,0-часово разстройство при рН 1,5, 1-часът предварително-експонирана проба губи 0,8-1,2 µm, докато 24-часовата проба губи 0,20-0,35 µm. За по-сериозно повишаване на рН до 1,2 за 1,0 час, 24-часовата проба преди експозицията губи 0,30-0,50 µm, все още много по-малко, отколкото 1-часовата проба би загубила при по-меки условия. При много последователни аварии общата загуба на метал е практически сумата от загубите. Например, нагревател с 50 смущения на година от 1 час при pH 1,5 би загубил 25–40 µm на година с 1 час предварителна експозиция, но 7,5–15 µm на година с 24 часа предварителна експозиция.

Управление на толерантността към киселинни разстройства преди експозиция за нагреватели от клас 12

Придружаващата таблица дава препоръки относно минималното време за предварителна -експозиция преди започване на обслужването като функция от очакваната честота на смущения и очаквания живот на нагревателя в 20% NH4HSO4 при 110 градуса.

Очаквани повреди на година Препоръчително минимално предварително-време на експозиция преди обслужване (часове) 24 Желан експлоатационен живот (години) 1-5 10 Очаквана загуба на метал на нарушение (mm) 0,15-0,30 Обща загуба на метал през целия живот (mm) 0,015-0,030
5–20 5 48 часа 0,12–0.25 0.012–0,025
20-50 3 7 days 0.10-0.20 0.015-0.030 50-100 2 7 days plus controlled start-up 0.10-0.20 0.020-0.040 >100 1 Не се препоръчва-процес на редизайн N/AN/A
Инженерство отвъд контрола преди-експозицията

Повторното пасивиране е силно зависимо от самия клас титан. Клас 12 е предназначен за намаляване на киселината. Степен 2 би имала 5-10 пъти повече загуба на метал на разрушаване дори при 24-часово предварително-излагане. Дебелината на стената дава възможност за корозия, стена от 2,0 mm с 0,20 µm на разместване може да понесе 10 000 размествания, много повече от типичния процес. Атмосферата преди излагането е важна; предварително-излагане при 50 градуса в сух въздух води до сгъстяване на оксида 2–3 пъти по-бързо, отколкото при 25 градуса. Предварителното -излагане на -обогатена с кислород среда (чист O 2 ) увеличава дебелината на оксида 5 пъти по-бързо. Ако нагревателят вече е бил използван с образуването на пасивен филм, времето за предварително излагане преди първото разместване е по-малко важно, тъй като филмът, образуван по време на работа, вече е дебел.

Изграждане на информирана спецификация

След монтажа и преди първото подаване на захранване титаниева нагревателна намотка от степен 12, използвана в 20% амониев бисулфат при 110 градуса с потенциални киселинни смущения, трябва да бъде предварително-изложена за минимум 24 часа на чист, сух въздух при 20-30 градуса. За да имате повече смущения от над 20 на година, установете предварително-излагане от 7 дни. След периода на предварително -излагане, пуснете нагревателя на 50% мощност за 4 часа в обичайния разтвор с рН 4,0, за да стабилизирате допълнително филма преди работа на пълна мощност при пускане в експлоатация. За съществуващи нагреватели, които не са изложени предварително, извършете контролирана пасивация, като използвате 5% азотна киселина, циркулираща при 50 градуса за 2 часа, след това изплакнете и изложете на въздух за 24 часа. Инженерът оставя достатъчно време за предварително излагане на въздух, за да позволи бързо повторно пасивиране по време на киселинни разстройства; като по този начин се минимизира кумулативната загуба на метал и се удължава живота на титаниеви нагревателни намотки от клас 12 при работа с амониев бисулфат.