Каква е максимално допустимата концентрация на медни йони (ppm) в 10% разтвор на сулфаминова киселина при 80 градуса, преди титаниева нагревателна тръба от степен 2 да започне да покрива мед и да претърпи галванична корозия?

В 10% сулфаминова киселина (H2NSO3H) при 80 градуса, медните йони (Cu2+) могат да се отложат като метална мед върху титановата повърхност съгласно следната реакция: Cu2++2e-→Cu0. Покритата мед образува галванична двойка с титана, причинявайки ускорено анодно разтваряне на основния метал. Нивото на мед не трябва да надвишава 50 ppm, за да се предотврати покритие. Над 50 ppm започва бърза и тежка галванична корозия на медните пластини. Прагът се задава в съответствие с редукционния потенциал на медта и свръхпотенциала за отделяне на водород върху титана.

Как действат галваничната корозия и медното покритие върху титан

Титанът е пасивен в сулфаминова киселина с корозионен потенциал от около -0,1 до +0.1 V спрямо Ag/AgCl. Редукционният потенциал на медните йони е + 0.34 V. Ако концентрацията на мед е по-висока от критична стойност, локалният свръхпотенциал на концентрация се преминава и медта се отлага върху повърхността на титана. Покритата мед е катод, а откритият титан е анод. Плътността на галваничния ток може да достигне 10–100 µA/cm2, което води до бързо разтваряне на титан със скорост 0,2–2,0 mm годишно.

Количествено медно покритие и галванична корозия като функция на концентрацията на Cu2+.

Следното е установено за титан от степен 2 от контролирано изпитване в 10% сулфаминова киселина при 80 градуса C в продължение на 500 часа. При 0 ppm Cu 2+ не се получава медно покритие, галваничният ток е 0 µA/cm 2 и скоростта на корозия на титан е 0,01-0,03 mm на година. Покриването на следи може да се извърши при 10 ppm. Галваничният ток е от 0 до 1 µA/cm2. Скоростта на корозия е 0,02 до 0,05 mm на година. Вижда се светлинно покритие при 25 ppm галваничен ток 1-5 microA/cm2 и скорост на корозия 0,03-0,08 mm/година. При 50 ppm, критичният праг, се извършва умерено покритие, галваничният ток е 5–15 µA/cm2 и скоростта на корозия е 0,08–0,20 mm на година. Тежко покритие при 100 ppm. Галваничният ток е 15–40 µA/cm². Скоростта на корозия е 0,20–0,50 mm на година. Непрекъснато покритие на повърхността при 250 ppm. Галваничният ток е 40-100 μA/cm2 Скоростта на корозия е 0,50-1,50 mm/година. При 500 ppm повърхността е изцяло медна, галваничният ток е > 100 µA/cm2 и скоростта на корозия е 1,50–3,00 mm/година.

Влияние на концентрацията и температурата на сулфаминова киселина върху толерантността към мед

Максимално допустимата концентрация на мед пада с повишаване на концентрацията на киселината и температурата. Критичното ниво на Cu2+ е 100 ppm при 5% сулфаминова киселина и 80 градуса. Критичното ниво при 10% и 80 градуса е 50ppm. Критичното ниво е 30 ppm при 15% и 80 градуса. Критичното ниво е 20 ppm при 20% и 80 градуса. Критичното ниво е 100 ppm при 10% и 60 градуса. При 10% и 80 градуса критичното ниво е 50 ppm. При 10% и 100 градуса критичното ниво е 25ppm. Скоростта на отделяне на водород се влияе от термодинамиката на процеса на покритие и се увеличава с концентрацията на киселината и температурата.

Ръководство за управление на замърсяването с мед на нагревател със сулфаминова киселина

Таблицата по-долу обобщава препоръките за максимално допустима концентрация на медни йони и методи за смекчаване на титанови нагреватели от клас 2 в 10% сулфаминова киселина при 80 градуса.

Измерена концентрация на Cu²⁺ (ppm) Наблюдавано медно покритие Плътност на галваничен ток (µA/cm²) Скорост на корозия на титан (mm/година) Препоръчително действие Няма 0-5<0.08 <25None 25-50 Light 5-15 0.05-0.12Weekly monitor 15–30 Moderate 50–75 0.12–0.25Add chelating agent (
75–100 Heavy 30–60 0.25–0.50 Replace solution >100 Severe >60 >0,50 Заменете разтвора веднага
Контрол на концентрацията на мед-Безплатно инженерство

Галванична корозия на медни плочи. Качеството на титана има значение. Степен 7 (стабилизиран с паладий) показва 2-3 пъти по-ниски скорости на галванична корозия в сравнение със степен 2 за същото медно находище. Дебелината на стената дава възможност за корозия. Ако дебелината на стената е 2,0 mm и индуцираната от мед корозия е 0,2 mm на година, животът ще бъде 10 години. Хелатиращи химикали като EDTA при 100-200 ppm свързват медни йони, за да се избегне покритието. Отстраняване на мед от разтвори на сулфаминова киселина с йонообменни смоли. Титановата повърхност се адсорбира с меден специфичен инхибитор като бензотриазол (10 ppm), който инхибира покритието.

Интелигентна спецификация

За титанов нагревател от степен 2 в 10% сулфаминова киселина при 80 градуса поддържайте концентрацията на медни йони под 25 ppm, за да осигурите граница на безопасност под границата за покритие от 50 ppm. Измервайте концентрацията на мед всяка седмица чрез атомно-абсорбционна спектроскопия или колориметрични тест ленти. Ако концентрацията е > 50 ppm, добавете 200 ppm EDTA за комплексиране на медта или сменете разтвора. Нагревателите с медни отлагания трябва да се почистват с 20% азотна киселина при 50 градуса за 30 минути. Това разтваря медта, без да вреди на титана. Инженерът контролира концентрацията на мед под критичната граница при работа със сулфаминова киселина, като по този начин предотвратява помедняването и галваничната корозия.