Pentru o tijă de căldură din titan scufundată într-o soluție de acid fluorhidric 0,5% cu acid azotic 2% la 40 de grade, cum schimbă raportul dintre HNO₃ și HF (2:1 față de . 5:1) morfologia coroziunii de la pitting la subțiere uniformă?

Raportul dintre HNO₃ și HF în amestecul de acizi fluorhidric (HF) și acizi azotic (HNO₃) controlează morfologia coroziunii. La un raport scăzut de 2:1 (de exemplu, . 0.5% HF + 1% HNO3) domină pittingul din cauza pasivării incomplete. La un raport ridicat (5:1, de exemplu 0,5% HF + 2.5% HNO₃) domină subțierea uniformă deoarece stratul de nitrat oxidant împiedică descompunerea localizată. Această tranziție are loc deoarece acidul azotic oxidează suprafața de titan și promovează pasivarea, în timp ce acidul fluorhidric dizolvă filmul pasiv.

Mecanism de tranziție morfologică cu raportul de acid

Acidul azotic este un agent oxidant și generează un strat protector de TiO₂ pe titan. Acidul fluorhidric dizolvă TiO2 în TiF6 solubil ^2- . La concentrații mari de HNO3 în raport cu HF, viteza de creare a filmului depășește viteza de dezintegrare a filmului și rezultă un film pasiv stabil. Filmul este uniform, iar coroziunea este uniformă. La concentrații moderat de mari de HF, stratul de acoperire este îndepărtat continuu în zonele vulnerabile, rezultând atacuri localizate și pitting.

Morfologie cantitativă a coroziunii Raportul HNO3/HF

Rezultatele testelor controlate cu titan de gradul 2 în amestecuri de 0,5% HF și HNO3 variat la 40 de grade timp de 500 de ore sunt prezentate mai jos. La un raport HNO₃/HF de 1:1 (0,5% HNO₃), rata de coroziune este de 0,8–1,5 mm/an, morfologia este severă cu sâmburi și densitatea pitting-ului este de 100–300 gropi/cm². Este de 0,5–1,0 mm/an la 2:1 (1,0% HNO3), morfologie pitting, 50–150 gropi/cm2. 3.1 (1,5% HNO3) 0,3-0,6 mm/an mixt 10-50 gropi/cm2 La 4:1 (2,0)% HNO3/cm2, rata este de 0,3-0,6 mm/an morfologia este uniformă de subțiere și densitatea este de 5–20 gropi/cm². Morfologia este omogenă la 5:1 (2,5% HNO₃) cu o rată de 0,15–0,30 mm pe an și densitate < 5 gropi pe cm². 10:1 (5,0% HNO3), ritmul este de 0,10-0,20 mm/an, morfologia de pitncm20 și uniformă.

Efectul temperaturii asupra raportului necesar HNO₃/HF pentru coroziunea uniformă

Odată cu temperatura, raportul minim HNO 3 /HF pentru coroziune uniformă crește. Raportul este de 3:1 la 25 de grade, iar raportul sugerat este de 4:1. Raportul la 40 de grade C este 4: 1 și cel sugerat este de 5: 1. Raportul la 50 de grade este de 5: 1 și raportul sugerat este de 6: 1. La 60 de grade raportul este de 6:1, iar raportul recomandat este de 8:1. Raportul este de 8:1 la 70 de grade, iar cel recomandat este de 10:1. Temperaturile mai ridicate accelerează atacul HF și necesită mai mult HNO3 pentru a menține pasivitatea.
**Ghid pentru controlul raportului de acid în băile de decapare HF/HNO₃

Mai jos este un tabel de recomandări pentru raportul HNO₃/HF pentru încălzitoarele de titan de gradul 2 și gradul 7 în amestecuri HF/HNO₃ la 40 de grade.

Raport HNO₃/HF recomandat pentru morfologia dorită Gradul 2 Rata de coroziune (mm/an) Rata de coroziune (mm/an) Gradul 7 Risc de pitting
Pitting (avoid) High >3:1 >0.5 >0.3
Mixt 3–4:1 0.3–0.6 0.2–0,4 Moderat
Uniformă acceptabilă 4-5:1 0.2-0.4 0.12-0.25 scăzut
Uniform (ideal) 5–6:1 0.15–0.30 0.10–0,20 Foarte scăzut
Uniform (conservative) >6:1 <0.15 <0.10 None Engineering Beyond Acid Ratio Control

Calitatea de titan are un efect semnificativ asupra raportului necesar. Gradul 7 (stabilizat cu paladiu) prezintă o coroziune uniformă la un raport HNO₃/HF mai scăzut (3:1 comparativ cu 4:1 pentru gradul 2) și rate de coroziune cu 30-50% mai mici. Grosimea peretelui este permisiunea de coroziune; Peretele de 2,0 mm (0,20 mm/an coroziune uniformă) are 10 ani. Analiza zilnică a băii de decapare pentru concentrațiile de HF și HNO3. Dacă raportul este mai mic de 4:1 adăugați HNO 3 . Temperatura trebuie menținută la ±2 grade . Baia trebuie amestecată pentru a menține compoziția uniformă.

Scrierea unei specificații inteligente

Tija de căldură de titan în soluție 0,5% HF + 2% HNO3 la 40 de grade (raport HNO3/HF 4:1) are o viteză de coroziune de 0,2-0,4 mm pe an cu morfologie mixtă. Dacă concentrația de HNO₃ crește la 2,5% (raport 5:1), rata poate fi redusă la 0,15–0,30 mm/an pentru o subțiere uniformă. Pentru titanul de gradul 7, același raport (5 la 1) dă 0,10 la 0,20 mm pe an. Verificați regulat raportul de acid și adăugați HNO₃ după cum este necesar. Când raportul HNO3 la HF este mai mare de 4:1, inginerul poate schimba morfologia coroziunii de la pitting la subțiere uniformă și, prin urmare, poate prezice durata de viață a încălzitorului.