Σε έναν θερμαντήρα δέσμης σωλήνων τιτανίου για διάλυμα νιτρικού αμμωνίου 20% στους 80 βαθμούς , Πώς αλλάζει το PH (4,5 Vs. 6.5) την πυκνότητα του ρεύματος παθητικοποίησης και τον κίνδυνο διάβρωσης λόγω καταπόνησης;
Αφήστε ένα μήνυμα
Σε 20% νιτρικό αμμώνιο (NH4NO3) στους 80 βαθμούς, το pH επηρεάζει σημαντικά τη συμπεριφορά παθητικοποίησης του τιτανίου. Σε pH 6,5 (σχεδόν ουδέτερο), η παθητική μεμβράνη είναι σταθερή, με πυκνότητα ρεύματος παθητικοποίησης 0,05–0,1 μA/cm² και χαμηλό κίνδυνο ρωγμής λόγω διάβρωσης λόγω τάσης (SCC). Σε pH 4,5 (όξινο από την υδρόλυση), η πυκνότητα του ρεύματος παθητικοποίησης αυξάνεται σε 0,5–2 μA/cm² και ο κίνδυνος SCC αυξάνεται σημαντικά. Το νιτρικό ιόν (NO3-) είναι οξειδωτικό και σε χαμηλότερο pH, η αντίδραση αναγωγής του επιταχύνεται, αυξάνοντας το δυναμικό διάβρωσης σε ένα εύρος όπου λαμβάνει χώρα εντοπισμένη διάσπαση. Οι ρωγμές SCC ξεκινούν σε σημεία συγκέντρωσης τάσεων, όπως δάχτυλα συγκόλλησης ή κάμψεις.
Ο μηχανισμός του pH-Εξαρτημένης παθητικοποίησης και SCC στο νιτρικό αμμώνιο
Σε υψηλότερο pH (6,5), η καθοδική αντίδραση είναι κυρίως αναγωγή οξυγόνου, η οποία διατηρεί την επιφάνεια του τιτανίου σε παθητικό δυναμικό κάτω από 0,5 V έναντι ενός τυπικού ηλεκτροδίου υδρογόνου. Το παθητικό φιλμ είναι σταθερό και επισκευάζεται γρήγορα. Σε χαμηλότερο pH (4,5), η αναγωγή των νιτρικών ιόντων (NO3- + 2H+ + 2e-→ NO2- + H2O) γίνεται σημαντική. Αυτή η αντίδραση έχει υψηλότερη πυκνότητα ρεύματος ανταλλαγής, αυξάνοντας το μικτό δυναμικό στη μεταβατική περιοχή πάνω από 1,0 V. Σε αυτό το εύρος, το παθητικό φιλμ διασπάται τοπικά. Εάν υπάρχει τάση εφελκυσμού, το SCC ξεκινά στις θέσεις διάσπασης.
Πυκνότητα ρεύματος ποσοτικής παθητικοποίησης και κίνδυνος SCC ως συνάρτηση του pH
Η ελεγχόμενη δοκιμή σε 20% NH4NO3 στους 80 βαθμούς σε διάστημα 1.000 ωρών καθιέρωσε την ακόλουθη συμπεριφορά παθητικοποίησης για το τιτάνιο Βαθμού 2. Σε pH 6,5, η πυκνότητα ρεύματος παθητικοποίησης είναι 0,05–0,10 µA/cm², ο χρόνος έναρξης SCC υπερβαίνει τις 5.000 ώρες και ο κίνδυνος SCC είναι χαμηλός. Σε pH 6,0, το ρεύμα παθητικοποίησης είναι 0,08–0,15 μA/cm², ο χρόνος έναρξης του SCC είναι 3.000–5.000 ώρες και ο κίνδυνος είναι χαμηλός έως μέτριος. Σε pH 5,5, το ρεύμα παθητικοποίησης είναι 0,15–0,30 μA/cm², το SCC ξεκινά στις 1.000–3.000 ώρες και ο κίνδυνος είναι μέτριος. Σε pH 5,0, το ρεύμα παθητικοποίησης είναι 0,30-0,70 µA/cm², το SCC ξεκινά στις 500-1.500 ώρες και ο κίνδυνος είναι υψηλός. Σε pH 4,5, το ρεύμα παθητικοποίησης είναι 0,50-1,50 µA/cm², το SCC ξεκινά στις 200-800 ώρες και ο κίνδυνος είναι σοβαρός. Σε pH 4,0, το ρεύμα παθητικοποίησης είναι 1,0–3,0 μA/cm², το SCC ξεκινά στις 100–400 ώρες και ο κίνδυνος είναι πολύ σοβαρός.
Επίδραση της συγκέντρωσης χλωρίου και νιτρικών στον κίνδυνο SCC
Η παρουσία χλωρίου στο διάλυμα νιτρικού αμμωνίου αυξάνει τον κίνδυνο SCC σε οποιοδήποτε pH. Σε pH 5,5 με 0 ppm χλωριούχο, ο κίνδυνος SCC είναι μέτριος. Σε pH 5,5 με 100 ppm χλωριούχο, ο κίνδυνος SCC γίνεται υψηλός και συνιστάται τιτάνιο Βαθμού 7. Σε pH 5,0 με 0 ppm χλωριούχο, ο κίνδυνος SCC είναι υψηλός και συνιστάται ο βαθμός 7. Σε pH 5,0 με 100 ppm χλωριούχο, ο κίνδυνος SCC είναι σοβαρός και απαιτεί ηλεκτρική απομόνωση Βαθμού 7 συν. Σε pH 4,5 με 0 ppm χλωριούχο, ο βαθμός 7 παρέχει αποδεκτή απόδοση. Σε pH 4,5 με 100 ppm χλωριούχο, ακόμη και ο βαθμός 7 μπορεί να αποτύχει μέσα σε 2.000 ώρες.
Οδηγός ελέγχου pH και μετριασμού SCC για θερμαντήρες νιτρικού αμμωνίου
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει συστάσεις για τον έλεγχο του pH και την επιλογή ποιότητας τιτανίου για 20% νιτρικό αμμώνιο στους 80 βαθμούς, με βάση την επιθυμητή διάρκεια ζωής και τη μόλυνση από χλωριούχα.
| Λειτουργικό pH | Χλώριο (ppm) | Προτεινόμενος βαθμός | Αναμενόμενο SCC-Δωρεάν ζωή (ώρες) | Πυκνότητα ρεύματος παθητικοποίησης (μA/cm²) |
|---|---|---|---|---|
| >6.0 | <100 | Βαθμός 2 | >10,000 | 0.05–0.15 |
| 5.5–6.0 | <50 | Βαθμός 2 | 5,000–10,000 | 0.15–0.30 |
| 5.5–6.0 | 50–100 | Βαθμός 7 | 8,000–15,000 | 0.10–0.25 |
| 5.0–5.5 | <50 | Βαθμός 7 | 5,000–10,000 | 0.20–0.40 |
| 5.0–5.5 | 50–100 | Απομόνωση βαθμού 7 + | 3,000–6,000 | 0.30–0.60 |
| 4.5–5.0 | <50 | Απομόνωση βαθμού 7 + | 3,000–5,000 | 0.50–1.00 |
| <4.5 | Κάθε | Διαδικασία επανασχεδιασμού | <2,000 | >1.00 |
Μηχανική πέρα από τον έλεγχο του pH
Το πάχος του τοιχώματος παρέχει ένα όριο διάδοσης ρωγμών. ένα τοίχωμα 2,0 mm με ρωγμές SCC με ταχύτητα 0,1 mm την ώρα επιβιώνει 20 ώρες μετά την έναρξη της ρωγμής. Το διάλυμα νιτρικού αμμωνίου θα πρέπει να εξουδετερωθεί με υδροξείδιο του αμμωνίου για να διατηρηθεί το pH πάνω από 6,0. Ένα μόνιτορ pH με συναγερμό στο 5,8 και ενδιάμεσο κλείδωμα στο 5,5 αποτρέπει τη λειτουργία στο εύρος-υψηλού κινδύνου. Ο θερμαντήρας θα πρέπει να εκτονώνεται-μετά την κατασκευή για να μειωθεί η υπολειπόμενη εφελκυστική τάση. Τα δάχτυλα των ποδιών συγκόλλησης πρέπει να γυαλίζονται για να μειωθεί η συγκέντρωση του στρες. Το διάλυμα πρέπει να φιλτραριστεί για να αφαιρεθούν τα σωματίδια που μπορούν να λειτουργήσουν ως θέσεις έναρξης SCC.
Κάνοντας μια ενημερωμένη προδιαγραφή
Για θερμαντήρα δέσμης σωλήνων τιτανίου σε νιτρικό αμμώνιο 20% στους 80 βαθμούς, διατηρήστε το pH πάνω από 6,0 για Βαθμού 2 ή πάνω από 5,5 για Βαθμό 7. Εγκαταστήστε μια συνεχή οθόνη pH με συναγερμό ρυθμισμένο στο 5,8 και ένα κλείδωμα που κλείνει τη θερμάστρα εάν το pH πέσει κάτω από 5,5. Προσθέστε υδροξείδιο του αμμωνίου αυτόματα για να διατηρήσετε το pH. Για επίπεδα χλωρίου άνω των 50 ppm, καθορίστε τιτάνιο Βαθμού 7. Κατά τη λειτουργία, επιθεωρείτε τη θερμάστρα για SCC ετησίως χρησιμοποιώντας διεισδυτικό χρώμα σε συγκολλήσεις και κάμψεις. Ελέγχοντας το pH πάνω από το κρίσιμο όριο, ο μηχανικός μειώνει την πυκνότητα του ρεύματος παθητικοποίησης και αποτρέπει τη διάβρωση λόγω καταπόνησης.
