Για έναν θερμαντήρα εμβάπτισης τιτανίου σε διάλυμα υπερθειικού νατρίου 5% στους 50 βαθμούς, γιατί το υπερθειικό ιόν δεν παθητικοποιεί το τιτάνιο παρά το γεγονός ότι είναι ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας και αντ 'αυτού προκαλεί διαπαθητική διάλυση;

Το υπερθειικό νάτριο (Na2S2O8) είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, με τυπικό δυναμικό αναγωγής για S2O82-/SO42- 2,01 V, το οποίο είναι υψηλότερο από αυτό του νιτρικού οξέος. Στην περίπτωση του τιτανίου, το υπερθειικό προκαλεί διπαθητική διάλυση παρά επίμονη παθητικοποίηση. Στους 50 βαθμούς Κελσίου, το ισχυρό δυναμικό οξείδωσης μετακινεί την επιφάνεια του τιτανίου στην διαβατή περιοχή πάνω από 1,8 V έναντι ενός συμβατικού ηλεκτροδίου υδρογόνου, όπου το παθητικό στρώμα διασπάται και το τιτάνιο διαλύεται ως Ti 4 + με ρυθμό 0,2–0,5 mm ετησίως. Η διαπερατή διάλυση είναι ομοιόμορφη, χωρίς λακκούβες. Αλλά το ποσοστό διάβρωσης είναι πολύ υψηλό για τις περισσότερες εφαρμογές.

Μηχανισμός της διαπαθητικής διάλυσης που προκαλείται από υπερθειικό

Το τιτάνιο έχει μια σταθερή παθητική περιοχή μεταξύ περίπου 0 V και 1,8 V. Σε δυναμικά πάνω από 1,8 V το φιλμ TiO2 οξειδώνεται σε διαλυτό Ti 4 + είδη: TiO2 + 2H2O → Ti 4 + + 4OH - + 2e - . Το συνδυασμένο δυναμικό του τιτανίου είναι πολύ ισχυρό, σε υπερθειώδες, 1.2-0.V. Σε αυτό το εύρος το μεταβατικό ρεύμα διάλυσης είναι μεγάλο. Η διάβρωση είναι ομοιόμορφη καθώς ολόκληρη η επιφάνεια βρίσκεται στη μεταβατική περιοχή. Δεν εμφανίζεται τοπική ρήξη, αλλά υπάρχει συνεχής διάλυση του φιλμ.

Συγκεντρώσεις υπερθειικών αλάτων Ποσοτικός ρυθμός διάβρωσης σε συνάρτηση με

Στην περίπτωση του τιτανίου Βαθμού 2, τα ακόλουθα έχουν καθοριστεί υπό ελεγχόμενη δοκιμή σε υπερθειικό νάτριο στους 50 βαθμούς για 500 ώρες. Σε υπερθειικό 0% (βασική γραμμή) ο ρυθμός διάβρωσης είναι 0,005–0,010 mm/έτος, το δυναμικό επιφάνειας είναι 0,2–0,5 V και ο μηχανισμός είναι παθητικός. 1% υπερθειικό 0,05-0,12 mm/y 1,2-1,5 V Μικτό 3% υπερθειικό άλας 2,0 mm2/έτος, 0,0 mmte/ετησίως μικτό Μηχανισμός 1,5-1,7 V Διαπαθητική εκκίνηση Σε 5% υπερθειικό, ο ρυθμός είναι 0,20-0,40 mm/έτος, το δυναμικό είναι 1,7-1,9 V και ο μηχανισμός είναι μεταβατικός. Ο ρυθμός είναι 0,35-0,60 mm/έτος σε 10% υπερθειικό, το δυναμικό είναι 1,8-2,0 V και ο μηχανισμός είναι σοβαρός μεταβατικός.

Επίδραση θερμοκρασίας στη μεταβατική μετάβαση

Σε υψηλότερες θερμοκρασίες η μεταβατική περιοχή μετατοπίζεται σε χαμηλότερα δυναμικά. Ο ρυθμός διάβρωσης είναι μεταβατικός και είναι 0,10–0,20 mm/έτος σε 25 μοίρες και 5% υπερθειικό. Αναπτύσσεται 0,15–0,30 mm το χρόνο στους 40 βαθμούς. Ο ρυθμός είναι 0,20-0,40 mm/έτος στους 50 βαθμούς. Ο ρυθμός είναι 0,30–0,60 mm ετησίως στους 60 βαθμούς. Ο ρυθμός είναι περισσότερο από 0,50 mm/έτος πάνω από 70 μοίρες. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο σοβαρή είναι η διασπαστική διάλυση.
**Οδηγός για την επιλογή υλικού στο Υπερθειικό Service

Ο παρακάτω πίνακας δίνει συστάσεις για θέρμανση διαλυμάτων υπερθειικού νατρίου ανάλογα με τη συγκέντρωση και τη θερμοκρασία.

Συγκέντρωση υπερθειικού (%) Θερμοκρασία ( βαθμός ) Βαθμός 2 Ταχύτητα διάβρωσης (mm/έτος) Ταχύτητα διάβρωσης (mm/έτος) Βαθμός 7 Προτεινόμενο υλικό<1 50 0.05–0.10 0.03–0.06 Grade 7 with thick wall 1–3 40 0.08–0.15 0.05–0.10 PTFE-coated titanium 1–3 50 0.12–0.25Not recommended for titanium 3–5 30 0.10–0.20 0.06–0.12 Tantalum or PTFE >5 Any >0.20 >0,12 Ταντάλιο ή PTFE
Titanium and Beyond Engineering Choices

Οι ρυθμοί διαπερατής διάλυσης του βαθμού 7 είναι ελαφρώς χαμηλότεροι από τον βαθμό 2 (μείωση 30–50%) λόγω εμπλουτισμού παλλαδίου, ωστόσο η βελτίωση δεν είναι επαρκής για να καταστεί το τιτάνιο κατάλληλο για χρήση υπερθειικών. Το πάχος τοιχώματος δίνεται για το επίδομα διάβρωσης. Με τοίχο 2,0 mm και διάβρωση 0,20 mm ετησίως, ο τοίχος θα αντέξει 10 χρόνια αλλά αυτό είναι αμελητέο. Οι θερμαντήρες τιτανίου με επίστρωση PTFE παρέχουν μεγάλη αντοχή και διατηρούν το μέταλλο απομονωμένο από το υπερθειικό διάλυμα. Το ταντάλιο παρουσιάζει πολύ υψηλότερο παθητικό εύρος και είναι ανθεκτικό στα υπερθειικά. Το ζιρκόνιο λειτουργεί επίσης καλά, αλλά είναι ακριβό.

Προδιαγραφές Εμπιστοσύνη

Ο προβλεπόμενος ρυθμός διάβρωσης για έναν θερμαντήρα εμβάπτισης τιτανίου σε 5% υπερθειικό νάτριο στους 50 βαθμούς είναι 0,20–0,40 mm ετησίως, που είναι πολύ υψηλό για μακροχρόνια χρήση. Χρησιμοποιήστε θερμάστρα τιτανίου με επίστρωση PTFE ή θερμαντήρα τανταλίου. 0.5 mm PTFE Το πάχος τοιχώματος πρέπει να είναι 2,5 mm, εάν χρειάζεται τιτάνιο, η συγκέντρωση υπερθειικού θα πρέπει να διατηρείται στο 2% και η θερμοκρασία στους 40 βαθμούς . Ελέγχετε το πάχος του θερμαντήρα μία φορά το χρόνο σε λειτουργία. Όταν το πάχος του τοίχου είναι 1,0 mm, αλλάξτε τη θερμάστρα. Γνωρίζοντας ότι το υπερθειικό είναι ένας διαπερατικός διαλύτης και όχι ένας παθητικοποιητής, ο μηχανικός επιλέγει κατάλληλα υλικά για αυτό το σοβαρό οξειδωτικό περιβάλλον.