Как температурата на мокрия{0}}термометър на околния въздух влияе върху скоростта на корозия на непотопената (парна фаза) секция на титанов нагревател?

The corrosion rate of the unsubmerged (vapor phase) section of a titanium immersion heater being operated by a process engineer in an open tank where the top portion is exposed to vapor and ambient air is directly influenced by the wet-bulb temperature of the ambient air. The equilibrium moisture content on the titanium surface is determined by the wet-bulb temperature. If the wet-bulb temperature is high (e.g., >25 градуса, висока влажност), влагата ще кондензира върху по-студената титанова повърхност (ако температурата на повърхността е под точката на оросяване). Този слой от кондензация съдържа разтворени газове (кислород, въглероден диоксид, хлориди) и може да бъде корозивен. Ако температурата на мокрия-термометър е ниска (напр. < 15 градуса, сух въздух), титановата повърхност остава суха и пасивна и корозията е незначителна. Например, титанов нагревател в гореща (80 градуса) баня с подкиселена вода при температура на околната среда с мокър-термометър от 28 градуса може да претърпи точкова корозия със скорост от 0,05-0,2 mm/година в непотопената секция, докато същият нагревател в сух климат (мокър термометър 10 градуса) не показва значителна корозия.

Механизъм на парна фаза на корозия на титан
Непотопената част на титанов нагревател е изложена на изпаренията от технологичната течност и околния въздух. Парата се състои от летливи видове (HCl, мъгла от H2SO4, органични киселини или водна пара). Ако околната температура на мокрия-термометър е висока и температурата на повърхността е по-ниска от точката на оросяване на пара-въздушната смес, влагата ще кондензира върху титановата повърхност. Втечненият кондензат произвежда тънко електролитно покритие (обикновено с дебелина 1-100 µm), което абсорбира корозивни газове (CO₂, SO₂, Cl₂) от въздуха и летливи киселини от парите. Филмът е много враждебен поради голямото си съотношение повърхност/обем и защото концентрира корозивни частици, докато се изпарява. При тези условия е възможно да се наруши пасивният филм на титана и да се инициира точкова или цепнатина корозия на границата пара-течност.

Количествено определяне на скоростта на корозия на парната фаза спрямо температурата на мокрия{0}}термометър
Околна влажна-температура на термометър (градус) Относителна влажност (%) Кондензация върху Ti повърхност (при 40 градуса повърхностна температура) Скорост на корозия в парната фаза (mm/год) Доминиращи видове Ниво на риск < 10 < 30 Никакъв (сух) < 0,005 Няма Незначителен Случаен (прекъснат) 0,005-0,01 Мъгла от разредена киселина Ниска 15-20 50-70 Честа (тънък слой) 0,01-0,05 Киселинна мъгла + хлориди20-25 70-85 Непрекъсната (тънък слой) 0,05-0,15 Концентрирана киселина + хлориди Висока 25-30 85-95 Непрекъсната (по-дебел слой) 0,15-0,30 Силно концентрирани видове Тежка > 30 > 95 Наводняване (капене) 0,10-0,20 (промиване) Разреждане чрез накапване Умерено (измиване)
Ръководство, основано на сценарий, за контрол на корозията в парна фаза
Състав на парите Течен процес Околна среда Мокра-Температура на термометър (градус) Риск от корозия в непотопена част Препоръчва се смекчаване
Гореща вода, неутрална Само водна пара Всеки Ниска Не е необходимо действие
Разреден HCl (5%) HCl мъгла + водна пара 15 Ниско съдържание на титан се изпарява (без ефект)
HCl мъгла + водна пара Разредена HCl (5%) 25 Умерена Парна фаза секция, покрита с PTFE
Концентрирана HCl (20%) HCl пара + водна пара 25 Високо Използвайте запечатан резервоар с извличане на пара
Горещ саламура (20% NaCl) Водна пара + солена мъгла 28 Висока (питинг) Секция на парната фаза на електрополиране. Добавете воден спрей, за да избегнете натрупването на сол.
50% сярна киселина H₂SO₄ мъгла + водна пара 25 Умерено до високо Удължете нагрятата част, за да поддържате повърхността над точката на оросяване
Хромна киселина (покритие) Пари на хромна киселина 20 Ниско (хромат инхибира) Не е необходимо действие (хромати пасивират)
Органичен разтворител (без вода) Пари на разтворителя Всякакви Много ниски Без кондензация на вода. Повърхността е суха.
Инженерни подходи за намаляване на корозията на парната фаза
Когато протича корозия на парна фаза върху непотопената част на титаниев нагревател поради високи температури на мокър -термометър (> 20 градуса), четири смекчаващи мерки са ефективни. Първото смекчаване е да се повдигне нагрятата част по-високо над нивото на течността. Температурата на титановата повърхност трябва да се поддържа над точката на оросяване (напр. > 45 градуса за 25 градуса мокър-термометър), за да се избегне кондензацията. Това изисква нагревателят да бъде конструиран така, че нагревателният елемент да се простира в областта на парната фаза, поддържайки нагрятата титановата обвивка. Второто смекчаване е PTFE или флуорополимерно покритие върху горната водна площ. Покритието спира кондензирания електролит да атакува повърхността на титания. Последното смекчаване е да се инсталира устройство за изсмукване на изпаренията (аспиратор), за да се премахнат корозивните изпарения и да се сведе до минимум влажността над резервоара. Кондензацията се избягва, ако температурата на мокрия-термометър се намали под 15 градуса. Четвъртото смекчаване е използването на воден спрей или елиминатор на мъгла за непрекъснато почистване на непотопената част, за да се предотврати концентрацията на корозивни видове.

Conclusion: Vapor phase corrosion up to 0.3 mm/year is due to high wet-bulb temperature (>25 градуса)
Температурата на мокрия -термометър на околния въздух влияе пряко върху скоростта на корозия на непотопената (парна фаза) част на титанов нагревател. Ако температурата на мокрия-термометър е под 15 градуса (сухи условия), титановата повърхност ще остане суха и не-корозивна. Когато температурата на мокрия-термометър е над 25 градуса (влажни условия), влагата кондензира върху по-хладната титанова повърхност и образува тънък филм от електролит, който абсорбира корозивните газове и концентрира видовете чрез изпаряване. В сурови среди (напр. горещ HCl или саламура с висока влажност на околната среда), скоростите на корозия в парната фаза могат да достигнат до 0,15-0,30 mm/година, което води до питинг и перфорация на непотопената част за 2-5 години. Смекчаването включва нагряване на частта над точката на оросяване, която не е потопена, нанасяне на PTFE покрития или внедряване на извличане на пара за минимизиране на температурата на мокрия термометър. За всяко приложение с корозивни изпарения и висока околна влажност, определянето на титанов нагревател ще изисква доставчикът да получи предвидения температурен диапазон за мокър термометър, така че непотопената част да може да бъде проектирана по подходящ начин (удължено нагряване, покритие или надграждане на материала).