Pentru neutralizarea deșeurilor din fabrică de murături, încălzirea sodă caustică (10%) la 95 de grade, de ce titanul de gradul 7 prezintă rezistență superioară la cracare caustică față de gradul 2?

În fabrica de murături, lichidul acid de murat (HCl și acizi organici) este neutralizat cu sodă caustică (10% NaOH) la temperaturi de până la 95 de grade. Titanul este în mod normal rezistent la soluțiile caustice, totuși gradul 2 pur comercial devine susceptibil la fisurarea prin coroziune caustică (CSCC) peste 80 de grade. Gradul 7 (Ti-0.15Pd) are rezistivitate mult mai mare. Acest articol descrie mecanica fisurii caustice și de ce paladiul oferă o performanță mai bună.

Procedura de cracare caustică
Titanul este susceptibil la fisurarea prin coroziune prin efort transgranular în soluții caustice concentrate fierbinți. Mecanismul se bazează pe generarea de specii solubile de titanat la vârful fisurii sub efort de tracțiune: TiO₂ + 2OH⁻ → TiO₃²⁻ + H₂O. Filmul pasiv este dizolvat chimic de ionii hidroxil, iar fisura se propagă de-a lungul planurilor de alunecare.

Temperatura critică pentru CSCC de gradul 2 în NaOH 10% este de aproximativ 80-85 de grade. Sub această temperatură nu are loc crăpare. Crăpăturile se dezvoltă în zonele cu tensiuni de tracțiune (suduri, îndoiri, dilatații foilor tubulare) în 100 până la 500 de ore la temperaturi peste 85 de grade. Ratele de propagare sunt de 0,1-1,0 mm pe oră odată pornit.

Gradul 7 rezistă la CSCC deoarece paladiul mută potențialul de coroziune la potențiale mai nobile, scăzând puterea de antrenare pentru producția de titanat. Paladiul câștigă, de asemenea, din crearea unui film pasiv mai stabil și mai rezistent la hidroxid.

Comparația testului CSCC 1
Testul de fisurare prin coroziune la efort al epruvetelor de îndoire U-(ASTM G30): gradul 2 și 7 în NaOH 10% la 95 de grade întins la 300 MPa (randament aproximativ pentru gradul 2):

Gradul 2: fisurile încep să apară în 50-150 de ore. Specimenele relevă numeroase fisuri transgranulare. Fractura completă apare în 200 până la 500 de ore.

Gradul 7: Nu se observă fisuri după 1.000 de ore. Specimenele rămân ductile și nu prezintă fisuri la suprafață.

Tensiunea de prag pentru CSCC în gradul 2 la 95 de grade este cu aproximativ 100-150 MPa - mult sub tensiunile reziduale din suduri (150-250 MPa). Gradul 7 are un prag zero. Rezistă la crăpare chiar și la limita de curgere.

Rezistența CSCC vs. temperatură
Temperatura ( grade ) Grad 2 CSCC Rezistență Grad 7 CSCC Rezistență
80 grade Fără crăpare (rezistă) Rezistă Cristalizează după 500-1.000 ore 85 grade Rezistă 90 grade fisurare, 200-500 ore 95 grade Fisuri după 50-150 ore Rezistă până la 120 grade
Crăpare la 100 de grade după 20-50 de ore Crăpare minoră după 1,000+ ore
Matricea de aplicare a încălzitoarelor cu neutralizare caustică
Condiție de funcționare Temperatura de concentrație NaOH Grad recomandat Durată de viață anticipată (perete de 1,65 mm)
Neutralizare lot (intermitentă) 10% 80 de grade Grada 2 5-8 ani
Neutralizare continuă 10 % 85 grade Grad 7 10 + ani
Neutralizare continuă 10% 95 grade Grad 7 10+ ani
Any service >90°C >10% >90 de grade Gradul 7 necesar 10+ ani
Any service with residual stress from welding Any >85 de grade Gr 7 10+ ani
Titanul de gradul 7 este utilizat pentru soda caustică 10% la 95 de grade pentru nevoile de încălzire pentru neutralizarea deșeurilor din industria murăturilor, datorită rezistenței sale mai bune la fisurarea caustică. Gradul 2 va eșua la această temperatură în 50-150 de ore, indiferent de grosimea peretelui. Grad 7 - 10+ ani de servicii de încredere Când comandați, vă rugăm să selectați gradul 7 cu suprafață decapată și sudură ușurată. Pentru sistemele existente de gradul 2 care rulează peste 85 de grade, înlocuiți imediat cu gradul 7 sau reduceți temperatura la sub 80 de grade. Creșterea grosimii peretelui sau reducerea tensiunii nu va preveni fisurarea - gradul 2 va eșua totuși. Cheltuielile inițiale mai mari pentru gradul 7 (cu 30-40% mai mult decât gradul 2) sunt compensate de eliminarea defecțiunilor catastrofale de fisurare și a timpului de oprire neprevăzut pentru sistemele de neutralizare a deșeurilor.