Pentru producția de pigment (TiO₂ prin procesul de clorură) Încălzirea soluției de clorură ferică (25%) la 70 de grade, care aliaj de titan rezistă la abraziune-coroziunea de la particulele solide de TiO₂?

Procedura de clorură pentru sinteza pigmentului de dioxid de titan (TiO2) folosește o soluție de clorură ferică (FeCl3) 25% la 70 de grade ca agent de clorurare. Soluția conține particule de TiO2 în suspensie (1-10 ​​µm diametru) care sunt foarte abrazive. Tuburile de încălzire scufundate în această suspensie sunt expuse simultan la abraziune (îndepărtarea mecanică a materialului prin particule solide) și la coroziune (dizolvarea electrochimică a metalului expus). Această sinergie-abraziune-coroziune duce la rate de pierdere a materialelor semnificativ mai mari decât oricare dintre mecanismele singure. Studiul evaluează rezistența la abraziune-coroziune a claselor de titan (2, 7, 12 și 24) în clorură ferică încărcată cu TiO 2 și definește aliajul optim pentru acest serviciu.

Mecanism de coroziune prin abraziune
Pe titan, învelișul de protecție pasiv este distrus continuu prin impactul particulelor într-o suspensie corozivă cu particule. Soluția agresivă de FeCl3 expune titanul proaspăt, care s-a corodat rapid și apoi s-a repetat, doar pentru ca noul film să fie îndepărtat la următorul impact de particule. Factorul de sinergie (uzura totală/suma abraziunii pure și coroziunii pure) este între 2 și 10 pentru aliajele de titan.

Parametri critici: Duritatea particulelor (TiO2 este dur, Mohs 6-7) Forma particulei (Particulele unghiulare sunt mai abrazive) Viteza (Viteza mai mare crește energia de impact) Unghiul de impact (Locurile normale provoacă mai multe daune decât privirea)

Teste comparative
Teste de eroziune{0}}corozive controlate cu un disc de filare (viteză liniară 2 m/s, particule de TiO2 10% în greutate, FeCl3 25%, 70 grade, 100 h):

Gradul 2 (pur comercial): pelicula pasivă îndepărtată rapid. Viteza de coroziune la abraziune 0,8-1,2 mm/an. Creste adânci și gropi la suprafață. După 100 de ore, pierderea în greutate echivalează cu o penetrare de 0,1 mm. Clasa 2 nu merge.

Gradul 7 (Ti-0,15Pd): Paladiul produce modificări catodice, îmbunătățind marginal rezistența la coroziune, dar fără a crește duritatea. Rata de abraziune-coroziune este de 0,5-0,9 mm/an. Este mai mult de clasa a 2-a, dar încă mare. Matricea moale (duritate ~180 HV) se uzează ușor.

Grad 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) Duritatea este crescută la aproximativ 200-220 HV de molibden și nichel. Rata de abraziune-coroziune este de 0,3-0,6 mm pe an. Bun pentru un serviciu moderat, dar nu cel mai bun. Performanța îmbunătățită se datorează suprafeței mai dure, nu rezistenței crescute la coroziune.

Gradul 24 (Ti-6Al{-4V{-0,1Ru): aliaj alfa-beta cu o duritate de 320-360 HV (recoace), tratabil termic la 380-400 HV. Ruteniul (0,1%) oferă rezistență la coroziune similară cu gradul 7. Rata de abraziune-coroziune: 0,08-0,15 mm/an, de 5-10 ori mai bună decât gradul 2. Suprafața dură rezistă la impactul particulelor și astfel menține pelicula pasivă mai mult timp. După 100 h s-a observat doar zgârieturi superficiale, fără zgârieturi.

Duritatea ca parametru critic
Duritate grad de titan (HV, recoaptă) Abraziune-Rata de coroziune (mm/an) Factor de viață relativ Factor de cost
Nota 2 150-180 0.8-1.2 1x 1,0x
Nota 7 150-180 0.5-0.9 1.3-1.6x 1,4x Nota 12 200-220 0.3-0.6 2-3x 1,3x
Gradul 24 (recoace) 320-360 0.08-0.15 6-12x 2,0-2,5x
Nota 24 (în vârstă) de 380-400 0.05-0.10 10-15 ori de 2,2-2,8 ori
Hastelloy C-276 (pentru referință) 250-300 0.08-0.12 Similar cu gradul 24 3.5-4.0x
Matrice de aplicare pentru încălzitoarele de șlam TiO2
Stare de service Particule/cm3 Dimensiunea particulei Viteza de curgere Recomandată aliaj de titan Durată de viață estimată (perete de 1,65 mm)
Solide scăzute, viteză mică<5 wt% <5 µm <1 m/sec Grade 12 3-5 years
Solide moderate tipice 5-15 % în greutate 5-15 µm 1-2 m/s Gradul 24 (recoacet) 5-8 ani
Solide ridicate 15-25% în greutate 10-50 µm 2-3 m/sec Gradul 24 (În vârstă) 4-6 ani
Any service with big angular particles >50 µm 3 m/s Gradul 24 cu perete mai gros (2,5 mm) 5-7 ani
Severe service (reboiler, high turbidity)Any Any >3 m/s Grad 24 sau Hastelloy C-276 Design specificat
Implicații practice
Titanul de gradul 24 (Ti-6Al-4V-0.1Ru) oferă cea mai bună rezistență atât la abraziune, cât și la coroziune în producerea pigmenților prin încălzirea clorurii ferice (25%) cu particule de TiO₂ în suspensie la 70 de grade. Duritatea sa mare (320-400 HV) previne impactul particulelor, în timp ce ruteniul îi conferă rezistență la coroziune comparabilă cu gradul 7. Durata de viață așteptată cu un perete de 1,65 mm este de 5-8 ani-6-12 ori mai lungă decât gradul 2. Gradul 12 este adecvat pentru viteză scăzută sau pentru funcționare cu solide scăzute, dar va eșua prematur în condiții normale. În acest mediu, nu se sugerează nicio reparare a particulelor de gradul 2 și gradul 7. Pentru gradul 24, comandați starea recoaptă sau îmbătrânită, conform specificațiilor de duritate. Pentru o nouă instalare, luați în considerare tuburile de gradul 24 cu perete de 2,0 mm pentru o marjă de siguranță suplimentară. - Stabiliți un program anual de monitorizare a grosimii cu ultrasunete la coturi și zonele de intrare unde impactul particulelor este cel mai sever. Dacă aveți un încălzitor de gradul 2 sau gradul 12 care se defectează devreme, luați în considerare trecerea la gradul 24 la momentul următoarei înlocuiri. Costul crescut al gradului 24 (de 2-2,5 ori mai mult decât gradul 2) este compensat de o durată de viață mai mare și mai puțin timp de oprire pentru înlocuirea încălzitorului.