برای یک میله حرارتی تیتانیوم که برای گرم کردن مجدد 90٪ اسید فرمیک در 100 درجه استفاده می شود، چگونه محتوای آب (5٪ در مقابل{3}}%) مکانیسم خوردگی را از حمله یکنواخت به حفره تغییر می دهد؟

100 درجه 90 درصد اسید فرمیک (HCOOH) یک محیط احیا کننده غیرفعال کننده برای تیتانیوم، اما فقط تا حدی حاشیه ای. رفتار خوردگی به شدت تحت تأثیر غلظت آب اسید است. در 5% آب (95% اسید فرمیک) محلول به شدت کاهش می یابد و تیتانیوم به طور یکنواخت با سرعت 0.1-0.3 میلی متر در سال خورده می شود. در 10 درصد آب (90 درصد اسید فرمیک) آب اضافی شیمی محلول را تغییر می دهد و غلظت یون هیدرونیوم (H 3 O + ) را افزایش می دهد و پایداری فیلم غیرفعال را تغییر می دهد. ایجاد حفره مکانیزم اصلی با نرخ انتشار گودال 0.5 تا 1.5 میلی متر در سال است که 5 برابر سریعتر از حمله یکنواخت است. این تغییر تا حدودی ناگهانی است و در 7 و 9 درصد محتوای آب رخ می دهد.

مکانیسم آب{0}}انتقال از خوردگی یکنواخت به حفره‌ای را القا کرد

جذب یون‌های فرمت (HCOO{0}}) باعث تثبیت لایه غیرفعال روی تیتانیوم در اسید فرمیک می‌شود. فرمت برای مکان های جذب سطحی با آب رقابت می کند. در 5 درصد آب، فیلم به طور یکنواخت حل می شود و فرمت گونه غالب جذب شده. 10 درصد آب است. با افزایش جذب آب، شکستگی موضعی فیلم در نقص هایی مانند مرز دانه ها یا ذرات بین فلزی رخ می دهد. هنگامی که یک گودال شروع می شود، تهاجمی بالای یون های فرمت، که شبیه کلریدها به شکل غلیظ عمل می کنند، در گودال جمع شده و انتشار را تسریع می کند. تغییر زمانی اتفاق می افتد که پوشش آب سطح به مقدار مهمی در حدود 30٪ برسد.

نرخ‌ها و مکانیسم‌های خوردگی کمی به عنوان تابعی از محتوای آب

آزمایش کنترل شده رفتارهای خوردگی متنوع تیتانیوم درجه 2 را در محلول های اسید فرمیک/آب در 100 درجه به مدت 500 ساعت نشان داد. با 2٪ آب (98٪ اسید فرمیک) نرخ خوردگی همگن، 0.20-0.40 میلی متر در سال، بدون حفره و با سطح یکنواخت خراشیده است. نرخ یکنواخت در 5% آب (95% اسید فرمیک) به 0.10-0.25 میلی متر در سال و چاله های کم عمق کاهش می یابد.<20 µm, form in the transition zone, but only sporadically. The rate is uniform 0.08-0.15 mm/yr at 8% water (92% formic acid), pitting occurs after 200-400 hr and pit depth reaches 0.1-0.3 mm after 500 hr. At 10% water (90% formic acid), the uniform corrosion rate is further reduced to 0.05–0.10 mm/year but rapid pitting begins in 50–150 hours, with pit depths of 0.3–0.8 mm after 500 hours, therefore pitting is the primary failure mechanism. The uniform corrosion rate at 15% water (85% formic acid) is 0.03–0.08 mm/year. However, substantial pitting is observed in 20–80 hours, with pit depths of 0.5–1.2 mm after 500 hours.

اثرات دما و غلظت اسید فرمیک بر محتوای آب انتقال

وابستگی دمایی محتوای آب در انتقال از خوردگی یکنواخت به حفره تایید شده است. در دمای 80 درجه، نوع غالب خوردگی، خوردگی یکنواخت (95٪ اسید فرمیک، 5٪ آب) با سرعت 0.05-0.10 میلی متر در سال است. نرخ خوردگی یکنواخت در اسید فرمیک 95٪ در 100 درجه در 0.10-0.25 میلی متر در سال ادامه دارد. خوردگی مخلوط در 100 درجه با 92 درصد اسید فرمیک (8 درصد آب) با سرعت 0.15-0.30 میلی متر در سال به عنوان رشد گودال مشاهده می شود. حفره، غالب در 0.20-0.50 میلی متر در سال، در 80 درجه با 90٪ اسید فرمیک (10٪ آب) مشاهده می شود. در 100 درجه با 90٪ اسید فرمیک، میزان حفره شدن به 0.50-1.20 میلی متر در سال افزایش می یابد. حفره در 100 درجه با 85٪ اسید فرمیک (15٪ آب) 1.00 تا 2.00 میلی متر در سال است. مقدار آب لازم برای انتقال به حفره با افزایش دما کاهش می یابد.

راهنمای کنترل محتوای آب بخاری اسید فرمیک

جدول زیر حداکثر میزان آب مجاز در اسید فرمیک را برای هیترهای تیتانیوم درجه 2 و درجه 7 در 100 درجه برای یک عمر مفید خاص و مکانیزم خوردگی قابل قبول نشان می دهد.

طول عمر مطلوب (سال) دمای عملیاتی (درجه) حداکثر آب مجاز (%) برای درجه 2 حداکثر آب مجاز (%) برای مکانیسم غالب درجه 75 80<8 <12 Uniform >3 100 <6 <10 Uniform 2-3 100 6-7 10-12 Mixed (acceptable) 1-2 100 7-8 12-14 Pitting (marginal for Grade 7)
<1 100 >8 >14 حفره شدید
فراتر از مهندسی کنترل محتوای آب

درجه تیتانیوم تأثیر زیادی بر محتوای آب انتقالی دارد. درجه 7 (پالادیوم-تثبیت شده) یکنواخت-به-انتقال حفره‌ای به 10-12% آب را فشار می‌دهد و امکان عملکرد ایمن را در 90% اسید فرمیک (10% آب) فراهم می‌کند. بهبود متوسط ​​درجه 12. ضخامت دیواره از ایجاد حفره جلوگیری نمی کند، اما اجازه خوردگی می دهد. به عنوان مثال، ضخامت دیوار 2.0 میلی متر با سوراخ شدن 0.5 میلی متر در سال 4 سال طول می کشد. خلوص اسید فرمیک مهم است. ناخالصی‌ها، مانند کلریدهای کمتر از 10 پی‌پی‌ام یا سولفات‌های کمتر از 50 پی‌پی‌ام، محتوای آب انتقالی را 2 تا 3 درصد کاهش می‌دهند. هوادهی (اکسیژن محلول) به جای ایجاد حفره باعث خوردگی همگن می شود و هوازدگی محتوای آبی را که تغییر در آن انجام می شود کاهش می دهد.

نوشتن یک مشخصات{0}به خوبی آگاهانه 2.

برای میله حرارتی تیتانیوم در 90٪ اسید فرمیک (10٪ آب) در 100 درجه در رژیم یکنواخت یا مخلوط با استفاده از تیتانیوم درجه 7 کار کنید. درجه 2: آب را با تقطیر یا با اسید فرمیک بی آب به کمتر از 7 درصد برسانید. برای هیترهای درجه 2 موجود در 90٪ اسید فرمیک، 1 تا 2٪ انیدرید فرمیک یا انیدرید استیک را برای اتصال شیمیایی آب اضافه کنید و آب آزاد را به کمتر از 6٪ کاهش دهید. در طول عملیات، محتوای آب به صورت هفتگی با تیتراسیون کارل فیشر کنترل می شود و اگر محتوای آب به 7٪ (درجه 2) یا 10٪ (درجه 7) برسد، یک عامل خشک کننده اضافه می شود یا اسید بی آب رقیق می شود. مهندس با نگه داشتن محتوای آب در زیر سطح انتقال حیاتی، مکانیسم خوردگی را از حفره‌های سریع به حمله یکنواخت تغییر می‌دهد و به این ترتیب عمر بخاری را در اسید فرمیک داغ افزایش می‌دهد.