В нагревател с титаниева обвивка, подложен на ежедневно почистване с 10% фосфорна киселина при 80 градуса, как качеството на водата за изплакване (чешмяна срещу дейонизирана) влияе върху кинетиката на репасивация и последващото образуване на ями при експлоатация?

При промишлени операции нагревателите с титанова обвивка се поставят в редуващи се корозивни и измиващи условия с ежедневен цикъл на почистване, като се използва 10% фосфорна киселина при 80 градуса. Качеството на водата за изплакване между циклите на почистване е от съществено значение за кинетиката на репасивация на титановата повърхност. Дейонизирана вода със съпротивление > 1 MΩ·cm позволява бързо повторно пасивиране и образуване на стабилен пасивен филм в рамките на 10–30 минути. Водата от чешмата, съдържаща хлориди (обикновено 50–200 ppm) и други йони, забавя повторното пасивиране, като увеличава времето за постигане на стабилен слой до 2–6 часа и оставя адсорбирани хлориди на повърхността, които служат като начални места за питинг по време на по-късна работа. Качеството на избраната вода за изплакване пряко влияе върху плътността на питинга и експлоатационния живот на нагревателя.

Механизмът на влияние на водата за изплакване върху кинетиката на репасивацията

След обработка с 10% фосфорна киселина титановата повърхност е в активно или частично пасивно състояние. Киселината се отстранява чрез изплакване, но също така определя химията на разтвора, в който се случва повторно пасивиране. Дейонизираната вода осигурява чиста среда с ниска проводимост за равномерен растеж на титановия пасивен филм. Няма враждебни йони и може да се образува плътен стехиометричен слой TiO2. Хлоридните йони от чешмяната вода се адсорбират върху титановата повърхност и се конкурират с кислорода за местата на адсорбция. Освен това хлоридите спират създаването на пасивния филм и могат да попаднат в капан под оксида, докато се образува, причинявайки слаби места, които ще започнат да се образуват, когато нагревателят бъде пуснат отново в експлоатация. Времето за повторно пасивиране е времето, необходимо за спадане на плътността на корозионния ток под 1 µA/cm2 след изплакване.

Количествени времена на репасивация и скорости на питинг на различни качества на водата за изплакване

Контролирано тестване на купони от титан от клас 2, като се използва ежедневно 1 час потапяне в 10% фосфорна киселина при 80 градуса, последвано от 15 минути изплакване и след това потапяне в 3% NaCl при 60 градуса за повторение на обслужването, установи следното поведение за 30 цикъла. Времето за повторно пасивиране при изплакване с дейонизирана вода със съпротивление от 18 MΩ·cm е 10–30 минути, дебелината на пасивния филм след 1 час е 3–5 nm, гъстотата на питинг при последващо обслужване е 0–5 пита на cm² и максималната дълбочина на пита след 500 часа е 0–20 µm. Това изпълнение се счита за страхотно. Времето за репасивация в омекотена чешмяна вода (10 000 Ω·cm съпротивление, 20 ppm хлорид) се увеличава до 30–90 минути, дебелината на филма след 1 час е 2–4 nm, плътността на питинга е 5–20 пита/cm2 и дълбочината на пита е 20–80 μm, което показва добра производителност. нормална чешмяна вода, 2000 Ohm-cm съпротивление, 100 ppm време за повторно пасивиране на хлорид 1-3 часа дебелина на филма след 1 час 1-3 nm гъстота на питинг 20-80 ямички/cm2 дълбочина на ямички 80-200 mm посредствено до лошо. Твърдата чешмяна вода има време за повторно пасивиране от 3–6 часа, дебелина на филма от 1–2 nm след 1 час, плътност на питинга > 80 пита/cm² и дълбочина на пита от > 200 µm при съпротивление 500 Ω·cm и 200 ppm хлорид, което е неприемливо.

Ефект на продължителността и температурата на изплакване върху качеството на репасивацията

Ефективността на изплакването зависи от качеството на водата и параметрите на изплакването. 5-минутно изплакване с дейонизирана вода доведе до 80% репасивация в сравнение с 30-минутно изплакване. 60-минутно изплакване с чешмяна вода със 100 ppm хлорид не е еквивалентно на 10-минутно изплакване с дейонизирана вода по отношение на качеството на репасивация. Температурата на водата за изплакване е друг важен фактор; топлата вода за изплакване (40 градуса) подобрява кинетиката на репасивация с 30–50% в сравнение със студената вода за изплакване (20 градуса) както за дейонизирана, така и за чешмяна вода. Но топлата чешмяна вода може да доведе до концентриране на хлориди по време на процеса на сушене, което влошава резултата. За всички качества на водата допълнително предимство е последното изплакване с дейонизирана вода след основното изплакване.

Цикли на почистване с фосфорна киселина - Ръководство за избор на качеството на водата за изплакване

Препоръките за качеството на водата за изплакване за ежедневни цикли на почистване с 10% фосфорна киселина при 80 градуса са дадени в следващата таблица в зависимост от желаната устойчивост на хлътване и експлоатационния живот при последващо обслужване,-съдържащо хлорид.

Желана плътност на питинг (питинги/cm2) след 500 часа Максимално допустим хлорид във водата за изплакване (ppm) Минимално препоръчително съпротивление на вода за изплакване (Ω·cm) Препоръчителна продължителност на изплакване (минути) Изисква се последно изплакване<5 <10 >100,000 15 Да (DI спрей)
5 - 20 10 - 50 10,000 - 100,000 20 Препоръчва се
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Степента на титан влияе върху кинетиката на репасивация. Степен 7 (стабилизиран с паладий-) репасивира 2-3 пъти по-бързо от степен 2 във всяко качество на водата за изплакване, намалявайки чувствителността към замърсяване с хлорид. Дебелината на стената позволява допускане на хлътване. Стена с дебелина 2,0 mm, с умерено образуване на дупки от изплакване с чешмяна вода, може да издържи 5–8 години, но стена с дебелина 1,2 mm би се провалила по-рано. Техниката на сушене след изплакване е важна. Принудителното сушене с горещ въздух при 60 градуса за 10 минути елиминира остатъчната влага, като избягва зоните с концентрация на хлорид. Ако обемът на дейонизираната вода е ограничен, ценово{17}}ефективният компромис е двустепенно изплакване (чешмяна вода, последвана от дейонизирана вода).

Предоставяне на информирана спецификация

За нагревател с титаниева обвивка, използван ежедневно с 10% фосфорна киселина при 80 градуса и след това изложен на среда, съдържаща хлорид, използвайте дву-етапно изплакване. Първоначално изплакване с чешмяна вода за 1 минута, последвано от последно изплакване с дейонизирана вода със съпротивление 18 MΩ·cm за 10 минути при 40 градуса. Посочете водата за последно изплакване да бъде по-малко от 10 ppm хлориди. Ако дейонизирана вода не е налична за съществуващи инсталации, добавете дейонизираща касета към линията за изплакване или удължете времето за изплакване до 60 минути с принудително изсушаване на въздуха. След процедурата на изплакване по време на пускане в експлоатация е измерен тестов купон за потенциал за репасивация. Стойност по-малка от -0,1 V спрямо Ag/AgCl в 3% NaCl показва непълна репасивация и изисква по-продължително или по-висококачествено изплакване. Инженерът използва дейонизирана вода за измиване, а не вода от чешмата за бързо повторно пасивиране и липса на по-нататъшна питинг по време на работа.