برای یک میله حرارتی تیتانیوم که در محلول کربنات پتاسیم 50 درصد در 110 درجه کار می کند، چگونه سطح اکسیژن محلول (0.5 ppm در مقابل. 5 ppm) پایداری لایه غیرفعال تیتانات را تغییر می دهد؟
پیام بگذارید
یک لایه محافظ تیتانات پتاسیم (K2TiO3) بر روی سطح تیتانیوم در کربنات پتاسیم 50٪ (K2CO3) در 110 درجه تشکیل می شود. تشکیل تیتانات به شدت به اکسیژن محلول (DO) وابسته است. در DO کم (0.5 ppm) لایه تیتانات نازک (0.1-0.5 میکرومتر) و متخلخل است و محافظت ضعیفی را ارائه می دهد. در DO بالا (5 ppm) پوشش ضخیم (1-3 بعد از ظهر) و متراکم است و سرعت خوردگی را 5-10 بار کاهش می دهد. لایه تیتانات با واکنش TiO 2 + K 2 O → K 2 TiO 3 تشکیل می شود که در آن K 2 O از تجزیه K 2 CO تولید می شود 3 .
مکانیسم اثر اکسیژن محلول بر تشکیل لایه تیتانات
اکسیژن برای حفظ سطح تیتانیوم در شرایط غیرفعال که در آن TiO_2 می تواند رشد کند ضروری است. TiO2 در حضور K2CO3 واکنش نشان می دهد و K2TiO3 را تشکیل می دهد. با کمبود اکسیژن، لایه TiO2 نازک و معیوب است و لایه K2TiO3 تشکیل شده نیز به همین ترتیب معیوب است. در DO کم، لایه حاوی ترک ها و منافذی است که به خوردگی ادامه می دهد. در DO بالا، لایه به طور یکنواخت افزایش می یابد و محافظ می شود. در حالت ثابت میزان خوردگی با عبور اکسیژن از لایه تیتانات تعیین می شود.
ویژگی های کمی لایه تیتانات به عنوان تابعی از اکسیژن محلول
110 درجه در 50% K 2 CO 3 به مدت 1000 ساعت موارد زیر را در آزمایش کنترل شده برای تیتانیوم درجه 2 ثابت کرده است. ضخامت لایه تیتانات 0.05-0.1 میکرومتر، نرخ خوردگی 0.15-0.30 میلیمتر در سال و سطح متخلخل تیره است. در ppm 0.5 DO، ضخامت 0.1-0.3 میکرومتر، نرخ خوردگی 0.08-0.15 میلی متر در سال و سطح خاکستری با تخلخل متوسط است. ضخامت 0.5-1.0 میکرومتر است. نرخ خوردگی 0.03-0.08 میلی متر در سال است. سطح خاکستری روشن با 2 ppm DO است. در 5 ppm DO، ضخامت 1.0-2.0 میکرومتر، نرخ خوردگی 0.01-0.03 میلی متر در سال است و سطح روشن و محافظت شده است. در 10 ppm DO ضخامت 2.0-3.0 میکرومتر، نرخ خوردگی 0.005-0.015 میلی متر در سال است و سطح روشن و پایدار است.
تأثیر دما بر تقاضای اکسیژن محلول
با افزایش دما، حداقل DO مورد نیاز برای غیرفعال سازی پایدار افزایش می یابد. حداقل DO در 80 درجه برای لایه غیرفعال سازی پایدار (نرخ خوردگی<0.02 mm per year) is 1 ppm. The minimum is 2ppm at 100°C. At 110°C the minimum is 3ppm. The minimum is at 120 °C (4 ppm). 5 ppm, 130°C. The DO for a safety margin should be 2–3 times the minimum.
راهنمای مدیریت سطوح اکسیژن محلول در هیترهای کربنات پتاسیم
توصیه هایی برای سطوح اکسیژن محلول در 50% K2CO3 در دمای 110 درجه برای هیترهای تیتانیوم درجه 2 و درجه 7 در جدول زیر آورده شده است.
DO اندازه گیری شده (ppm) پایداری لایه تیتانات نرخ خوردگی مورد انتظار (میلی متر در سال) اقدام توصیه شده: 5 عالی 0.005 تا 0.015 هیچکدام 3-5 خوب 0.01-0.03 مانیتور هفتگی 2-3 حاشیه 0.03-0.03-0. 0.08-0.15 افزایش هوادهی
0.5 - 1 ناپایدار 0.15 - 0.30 طراحی مجدد. اکسید کننده اضافه کنید<0.5 Very unstable >0.30 قابل قبول نیست
مهندسی فراتر از DO
درجه تیتانیوم بر DO لازم تأثیر می گذارد. درجه 7 (پالادیوم تثبیت شده) به دلیل کاهش اکسیژن کاتالیز شده پالادیوم، یک لایه تیتانات پایدار در سطوح DO کمتر (1-2 ppm در دمای 110 درجه سانتیگراد) ایجاد می کند. سطح درجه 12 برای ارتقاء متوسط است. ضخامت دیواره امکان خوردگی را فراهم می کند. خوردگی 0.03 میلی متر در سال در دیوار 2.0 میلی متری 60 سال دوام می آورد. غلظت K2CO3 بر غیرفعال شدن تأثیر می گذارد و DO کمتر مورد نیاز در 40٪ K2CO3 مشاهده می شود. به دلیل وجود کلرید در محلول K 2 CO 3 (از ناخالصی ها) نیاز DO 1-2 ppm افزایش می یابد.
ایجاد یک حدس و گمان آگاهانه
For titanium heat rod in 50% K₂CO₃ at 110°C, ensure dissolved oxygen >5 پی پی ام با پارگی هوا یا تزریق اکسیژن. کاوشگر DO را با آلارم تنظیم شده روی 4 پی در دقیقه و اینترلاک در 3 صفحه در دقیقه اضافه کنید. برای سیستم های موجود با DO < 3 ppm، یک اسپارگر نصب کنید یا سرعت هوادهی را افزایش دهید. اگر هوادهی امکان پذیر نیست، K2CO3 را تا 40٪ رقیق کنید یا دما را تا 100 درجه کاهش دهید. این مهندس اکسیژن محلول را بالای 5 پی پی ام کنترل می کند تا یک لایه تیتانات پتاسیم پایدار و محافظ ایجاد کند و خوردگی را به حداقل برساند.
