Pentru un încălzitor cu imersie de titan de gradul 2 folosit pentru a încălzi o soluție de sulfură de sodiu 5% la 40 de grade, de ce anionul sulfurat (S²⁻) provoacă absorbție rapidă a hidrogenului (200 ppm/lună) și fragilizare, în timp ce clorura la aceeași concentrație provoacă doar sâmburi ușoare?

Titanul de gradul 2 în sulfură de sodiu 5% la 40 de grade absoarbe hidrogenul la o rată de 100-300 ppm/lună și se fragilizează în 1-3 luni. Ionul sulfură (S 2−) este un agent reducător puternic și inhibă producerea unui strat protector de TiO 2. Reacția catodică implică degajare de hidrogen: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − . Hidrogen atomic la rețea cristalină de titan. În schimb, clorura la aceeași concentrație provoacă doar sâmburi ușoare (0,05–0,10 mm/an), deoarece încă se poate forma o peliculă pasivă.

Mecanismul de absorbție a hidrogenului-indusă de sulfură

Sulfura va reacționa cu suprafața de titan pentru a genera sulfură de titan (TiS) care nu este protectoare. Potențialul-de circuit deschis se deplasează la -0,8 până la -1,0 V față de Ag/AgCl, unde reacția catodică dominantă este degajarea hidrogenului. Viteza de absorbție a hidrogenului este legată de conținutul de sulfuri.

Absorbția cantitativă a hidrogenului versus concentrația de sulfuri

Concentrație de Na2S (%) H Absorbție (ppm/lună)Timp până la 200 ppm H (luniMod de eșec 0.5 20-50 4-10 Fragilare 1.0 40-80 2.5-5 Fragilare 2.0 60-120 1.7-3.3 Fragilare 5.0 100-200 1-2 Fragilare rapidă 10.0 150-300<1 Immediate Material Selection Guide for Sulfide Service

Concentrația de sulfuri % Material recomandat Durată de viață așteptată (perete de 1,5 mm)
<1 Grade 7 titanium 1-2 years 1-5 Grade 7 + cathodic protection 6-12 months >5 PTFE or tantalum coated >5 ani
O specificație informată

Nu utilizați soluții de sulfuri cu titan de gradul 2. Utilizați gradul 7 (paladiul inhibă absorbția H) sau încălzitoare acoperite cu PTFE. Inginerul alege materiale care sunt rezistente la fragilizarea hidrogenului.