În 50% carbonat de potasiu (K₂CO₃) la 110 grade, se formează un strat protector de titanat de potasiu (K₂TiO₃) pe suprafața de titan. Oxigenul dizolvat (DO) este esențial pentru formarea de titanat. La OD scăzut (0,5 ppm), stratul de titanat este subțire (0,1–0,5 µm) și poros, oferind o protecție slabă. La DO mare (5 ppm), stratul este mai gros (1–3 µm) și dens, reducând viteza de coroziune de 5–10 ori. Stratul de titanat se formează prin reacția TiO₂ + K₂O → K₂TiO₃, unde K₂O provine din descompunerea K₂CO₃.

Mecanismul influenței oxigenului dizolvat asupra formării stratului de titanat

Oxigenul este necesar pentru a menține suprafața de titan într-o stare pasivă în care se poate forma TiO₂. În prezența K₂CO₃, TiO₂ reacționează pentru a forma K₂TiO₃. Fără oxigen suficient, stratul de TiO₂ este subțire și defect, iar stratul de K₂TiO₃ care se formează este de asemenea defect. La DO scăzut, stratul are crăpături și pori care permit coroziunea continuă. La DO mare, stratul crește uniform și devine protector. Viteza de coroziune în regim stabil este guvernată de difuzia oxigenului prin stratul de titanat.

Caracteristicile cantitative ale stratului de titanat în funcție de oxigenul dizolvat

Testarea controlată în 50% K₂CO₃ la 110 grade peste 1.000 de ore a stabilit următoarele pentru titanul de gradul 2. La 0 ppm DO (dezaerat), grosimea stratului de titanat este de 0,05–0,1 µm, rata de coroziune este de 0,15–0,30 mm pe an, iar suprafața este întunecată și poroasă. La 0,5 ppm DO, grosimea este de 0,1–0,3 µm, viteza de coroziune este de 0,08–0,15 mm pe an, iar suprafața este gri cu porozitate moderată. La 2 ppm DO, grosimea este de 0,5–1,0 µm, viteza de coroziune este de 0,03–0,08 mm pe an, iar suprafața este gri deschis. La 5 ppm DO, grosimea este de 1,0–2,0 µm, rata de coroziune este de 0,01–0,03 mm pe an, iar suprafața este strălucitoare și protectoare. La 10 ppm DO, grosimea este de 2,0–3,0 µm, rata de coroziune este de 0,005–0,015 mm pe an, iar suprafața este strălucitoare și stabilă.

Influența temperaturii asupra necesarului de oxigen dizolvat

DO minim necesar pentru pasivarea stabilă crește odată cu temperatura. La 80 de grade, DO minimă pentru un strat de pasivare stabil (rata de coroziune<0.02 mm per year) is 1 ppm. At 100°C, the minimum is 2 ppm. At 110°C, the minimum is 3 ppm. At 120°C, the minimum is 4 ppm. At 130°C, the minimum is 5 ppm. The recommended DO for a safety margin is 2–3 times the minimum.

Ghid de gestionare a oxigenului dizolvat pentru încălzitoarele cu carbonat de potasiu

Următorul tabel oferă recomandări pentru nivelurile de oxigen dizolvat în 50% K₂CO₃ la 110 grade pentru încălzitoarele din titan de gradul 2 și gradul 7.

Inginerie dincolo de controlul oxigenului dizolvat

Calitatea de titan afectează DO necesar. Gradul 7 (stabilizat cu paladiu) formează un strat stabil de titanat la niveluri mai scăzute de DO (1–2 ppm la 110 grade ) datorită reducerii oxigenului catalizat de paladiu-. Nota a 12-a oferă îmbunătățiri intermediare. Grosimea peretelui oferă o toleranță de coroziune; un perete de 2,0 mm cu coroziune de 0,03 mm pe an durează 60 de ani. Concentrația de K₂CO₃ afectează pasivarea; la 40% K₂CO₃, DO necesar este mai mic. Prezența clorurilor în soluția de K₂CO₃ (din impurități) crește necesarul de OD cu 1-2 ppm.

Realizarea unei specificații informate

Pentru o tijă de căldură din titan în 50% K₂CO₃ la 110 grade, menține oxigenul dizolvat peste 5 ppm prin barbotare cu aer sau injectare de oxigen. Instalați o sondă OD cu o alarmă setată la 4 ppm și o interblocare la 3 ppm. Pentru sistemele existente cu DO sub 3 ppm, adăugați un sparger sau creșteți rata de aerare. Dacă aerarea nu este posibilă, diluați K₂CO₃ la 40% sau reduceți temperatura la 100 de grade. Prin controlul oxigenului dizolvat peste 5 ppm, inginerul promovează un strat de titanat de potasiu stabil și protector și minimizează coroziunea.