Pentru o tijă de căldură de titan care funcționează într-o soluție de carbonat de potasiu 50% la 110 grade, cum modifică nivelul de oxigen dizolvat (0,5 ppm față de . 5 ppm) stabilitatea stratului de pasivare a titanului?
Lăsaţi un mesaj
Un strat protector de titanat de potasiu (K₂TiO₃) este format pe suprafața de titan în 50% carbonat de potasiu (K₂CO₃) la 110 grade. Formarea titanatului depinde în mod critic de oxigenul dizolvat (DO). La OD scăzut (0,5 ppm), stratul de titanat este subțire (0,1–0,5 µm) și poros și oferă o protecție slabă. La DO mare (5 ppm) stratul este gros (1-3 pm) și dens, scăzând viteza de coroziune de 5-10 ori. Stratul de titanat este format prin reacția TiO 2 + K 2 O → K 2 TiO 3 unde K 2 O este produs din descompunerea K 2 CO 3 .
Mecanismul efectului oxigenului dizolvat asupra formării stratului de titanat
Oxigenul este esențial pentru a menține suprafața de titan în starea pasivă în care TiO_2 poate crește. TiO2 reacționează în prezența K2CO3 și formează K2TiO3. Cu o lipsă de oxigen, stratul de TiO2 este subțire și defect, iar stratul de K2TiO3 format este la fel de defect. La DO scăzut, stratul conține fisuri și pori care permit coroziunea continuă. La DO mare, stratul crește uniform și devine protector. În starea de echilibru, viteza de coroziune este determinată de trecerea oxigenului prin stratul de titanat.
Proprietăți cantitative ale stratului de titanat ca funcție a oxigenului dizolvat
110 grade în 50% K 2 CO 3 timp de 1.000 de ore a demonstrat următoarele în teste controlate pentru titanul de gradul 2. La 0 ppm DO (dezaerat), grosimea stratului de titanat este de 0,05–0,1 µm, viteza de coroziune de 0,15–0,30 mm/an și suprafață poroasă întunecată. La 0,5 ppm DO, grosimea este de 0,1-0,3 µm, viteza de coroziune este de 0,08-0,15 mm/an și suprafața este gri cu porozitate moderată. Grosimea este de 0,5–1,0 µm. Rata de coroziune este de 0,03–0,08 mm pe an. Suprafața este gri deschis cu 2 ppm DO. La 5 ppm DO, grosimea este de 1,0-2,0 µm, rata de coroziune este de 0,01-0,03 mm/an, iar suprafața este strălucitoare și protejată. 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 cererii de oxigen dizolvat
Odată cu creșterea temperaturii, DO minim necesar pentru pasivarea stabilă crește. DO minim la 80 de grade pentru un strat de pasivare stabil (rata de coroziune<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.
Ghid pentru gestionarea nivelurilor de oxigen dizolvat în încălzitoarele cu carbonat de potasiu
Recomandările pentru nivelurile de oxigen dizolvat în 50% K2CO3 la 110 grade pentru încălzitoarele din titan de gradul 2 și gradul 7 sunt date în tabelul de mai jos.
OD măsurat (ppm) Stabilitatea stratului de titanat.
0.5 - 1 Instabil 0.15 - 0.30 Reproiectare; adăugați oxidant<0.5 Very unstable >0.30 Nu este acceptabil
Inginerie dincolo de DO
Calitatea de titan are un impact asupra DO necesar. Gradul 7 (stabilizat cu paladiu) creează un strat stabil de titanat la niveluri mai scăzute de DO (1-2 ppm la 110C) datorită reducerii oxigenului catalizat cu paladiu. Nivelul de nota 12 este pentru îmbunătățirea intermediară. Grosimea peretelui oferă toleranță la coroziune; Coroziunea de 0,03 mm/an pe un perete de 2,0 mm durează 60 de ani. Concentrația de K2CO3 influențează pasivarea și se observă o cantitate mai mică de DO necesar la 40% K2CO3. Necesarul DO crește cu 1-2 ppm datorită prezenței clorurilor în soluția de K 2 CO 3 (din impurități).
Făcând o speculație informată
For titanium heat rod in 50% K₂CO₃ at 110°C, ensure dissolved oxygen >5 ppm prin barbotare cu aer sau injectare de oxigen. Adăugați sonda DO cu alarma setată la 4 ppm și interblocarea la 3 ppm. Pentru sistemele existente cu DO < 3 ppm, instalați un sparger sau creșteți rata de aerare. Dacă aerarea nu este posibilă, diluați K2CO3 la 40% sau reduceți temperatura la 100 de grade. Inginerul controlează oxigenul dizolvat peste 5 ppm pentru a promova un strat de titanat de potasiu stabil și protector și pentru a minimiza coroziunea.
