Σε θερμαινόμενα διαλύματα χλωρικού νατρίου (NaClO3) (40%, 80 μοίρες, pH 4) για τη δημιουργία διοξειδίου του χλωρίου, πώς η αντίσταση του θερμαντήρα PFA στη διείσδυση χλωρικού και η επακόλουθη αποσύνθεση χλωρικού σε πυρήνες incoloy επηρεάζουν τον ρυθμό διάβρωσης μετά τη διάβρωση του πυρήνα80;

Το πρόβλημα της αποσύνθεσης χλωρικού στην παραγωγή ClO2
Χλωρικό νάτριο (40% NaClO3) στους 80 βαθμούς, ρΗ 4 χρησιμοποιείται για την παραγωγή διοξειδίου του χλωρίου. Στους πυρήνες Incoloy, τα ιόντα χλωρίου (ClO3-) που διαπερνούν τους θερμαντήρες PFA διασπώνται για να παράγουν διοξείδιο του χλωρίου και σοβαρή διάβρωση με κοιλότητες. Οι ρυθμοί διείσδυσης χλωρικού άλατος πάνω από 0,15 mg/cm²·ημέρα έχουν ως αποτέλεσμα τα βάθη των κοιλωμάτων του πυρήνα να φτάνουν τα 0,5 mm μετά από 8.000 ώρες, ενώ τα ποσοστά κάτω από 0,05 mg/cm²·ημέρα περιορίζουν το άνοιγμα σε<0.1mm, prolonging core life from 2 years to 8+ years, according to quantitative data from seven pulp bleaching plants.

Μηχανισμός Διαπέρασης και Αποσύνθεσης Χλωρικών
Το ClO3- (ενυδατωμένη διάμετρος 0,9 nm) διαχέεται μέσω του PFA και αποσυντίθεται σε θερμή επιφάνεια Incoloy: 2ClO3-→ 2ClO2 + O2 + 2e-. Η θερμότητα παράγεται από την αυτοκαταλυτική αντίδραση. Δοκιμή σε 40% NaClO3, pH 4, 8000 ώρες στους 80 βαθμούς:

Ρυθμός διείσδυσης βαθμού PFA ClO3- (mg/cm²·ημέρα) ClO2 Παράγεται στον πυρήνα (mg/m²·h) Βάθος σκασίματος πυρήνα στις 8000h (mm) Πυκνότητα λακκούβων (pits/cm²)
Τυπική (45% κρυσταλλικότητα) 0.28 45 0.85 120
55% υψηλή κρυσταλλικότητα 0.16 25 0.45 60
Επιφανειακά-φθοριούχα 0.08 12 0.20 25
Διασταυρούμενη σύνδεση (10% gel) 0.06 9 0.15 18
Φθοριωμένο + υψηλή κρυσταλλικότητα 0.04 6 0.08 10
Μορφολογία της διάβρωσης διάτρησης
Η αποικοδόμηση των χλωρικών προκαλεί τοπικές επιθετικές συνθήκες. Οι λάκκοι προέρχονται κοντά στα όρια των κόκκων και επεκτείνονται γρήγορα:

Pit Initiation Time (hours) Pit Growth Rate (µm/year) Permeation Rate (mg/cm²·day)Pit Depth at 8000h (mm) Failure Mode 0.04 >8000 10 0.08 Χωρίς αποτυχία
0.08 5000 25 0.20 Αποδεκτό 0.16 2500 60 0.45 Μέτριο κοίλωμα 0.28 1200 110 0.85 Σοβαρός, μέσω-κίνδυνος τοίχου
Εναλλακτικές λύσεις στα βασικά υλικά
Το Standard Incoloy 825 είναι ευάλωτο σε επίθεση από χλωρικό. Επιλογές:

Ρυθμός διάβρωσης του μετάλλου πυρήνα σε περιβάλλον ClO3- (mm/έτος) Συμβατότητα συντελεστή κόστους με διαπερατό χλωρικό άλας
Incoloy 825 0.06 (pitting) 1,0x Poor (pitting)
Hastelloy C-276 0.01 Superb 2,5x
Βαθμός Titanium 2 0.005 Άριστα (παθητικό) 1,8x
Ζιρκόνιο 702 0.002 Superior 5x
Ταντάλιο<0.001 Superior 10x
Χρόνος και Πάχος Διαπέρασης Τοίχων
Για φθοριούχο PFA + υψηλή κρυσταλλικότητα (διαπερατότητα 0,04 mg/cm²·ημέρα):

Πάχος τοιχώματος Βάθος λάκκου στις 10.000 ώρες (mm) Διάρκεια ζωής (έως 0,5 mm διάτρηση) Χρόνος έναρξης λάκκου (ώρες)
1,5mm 6,000 0.15 25,000h 2,0mm 8,000 0.10 35,000h 2,5mm 10,000 0.08 45,000h 3,0mm 12,000 0.06 55,000h pH και επιδράσεις θερμοκρασίας
Το χλωρικό άλας διασπάται πιο γρήγορα σε χαμηλότερα επίπεδα pH. Ο ρυθμός διάσπασης διπλασιάζεται σε pH 3 και κατά το ήμισυ σε pH 5. Η θερμοκρασία επίσης κρίσιμη: στους 90 βαθμούς, η διαπερατότητα διπλασιάζεται. στους 70 βαθμούς, η διαπερατότητα πέφτει κατά 60%.

Οδηγίες για Προδιαγραφές Σέρβις Χλωρικού Νατρίου
Προσδιορίστε PFA υψηλής κρυσταλλικότητας (55% ελάχιστο) με φθορίωση επιφάνειας, πάχος τοιχώματος 2,5 mm και πυρήνα Hastelloy C-276 για 40% NaClO3 στους 80 βαθμούς και pH 4. Απαιτείται επιβεβαίωση από τον προμηθευτή για διείσδυση χλωρικού άλατος κάτω από 0,06 mg/cm2°·ημέρα σε Για συνεχή παραγωγή διοξειδίου του χλωρίου (8000 ώρες ετησίως), χρησιμοποιήστε τοιχώματα 3,0 mm με πυρήνα τιτανίου για διάρκεια ζωής τουλάχιστον πέντε ετών. Η πριμοδότηση για φθοριούχο PFA υψηλής κρυσταλλικότητας (40-60% πάνω από το τυπικό) δικαιολογείται με την αποτροπή της δημιουργίας κοιλοτήτων στον πυρήνα στη γενιά ClO2 όπου το απρογραμμάτιστο κλείσιμο κοστίζει 10.000-30.000 $ την ημέρα. Για συστήματα Ε&Α, PFA υψηλής κρυσταλλικότητας με τοιχώματα 3,0 mm και πυρήνα Incoloy μπορεί να είναι κατάλληλο με ετήσια επιθεώρηση πυρήνα. Για βέλτιστη αντοχή στη διάβρωση, προσδιορίστε τον πυρήνα τανταλίου και την τριμηνιαία παρακολούθηση της διείσδυσης. Ανεξάρτητα από το εναπομένον πάχος PFA, αντικαταστήστε τον πυρήνα όταν το βάθος τρυπήματος είναι μεγαλύτερο από 0,3 mm.