Într-un încălzitor de înveliș de titan supus curățării zilnice cu acid fosforic 10% la 80 de grade, cum influențează calitatea apei de clătire (robinet vs. deionizat) cinetica de repasivare și pitting ulterioare în funcțiune?

În operațiunile industriale, încălzitoarele cu manta de titan sunt puse în condiții alternante de coroziune și spălare cu un ciclu de curățare zilnic, folosind acid fosforic 10% la 80 de grade. Calitatea apei de clătire între ciclurile de curățare este esențială pentru cinetica de repasivare a suprafeței de titan. Apa deionizată cu rezistivitate > 1 MΩ·cm permite repesivarea rapidă și formarea unui film pasiv stabil în 10-30 min. Apa de la robinet care conține cloruri (de obicei 50-200 ppm) și alți ioni încetinește repasivarea, crescând timpul pentru a obține un strat stabil la 2-6 ore și lăsând clorurile adsorbite la suprafață, care servesc ca puncte de pornire a gropilor în timpul funcționării ulterioare. Calitatea apei de clătire aleasă afectează în mod direct densitatea pipăturilor și durata de viață a încălzitorului.

Mecanismul de influență a apei de clătire asupra cineticii repasivării

După tratarea cu acid fosforic 10%, suprafața de titan este în stare activă sau parțial pasivă. Acidul este îndepărtat prin clătire, dar stabilește și chimia soluției în care are loc repasivarea. Apa deionizată oferă un mediu curat, cu conductivitate scăzută pentru creșterea uniformă a filmului pasiv de titan. Nu sunt prezenți ioni ostili și se poate forma un strat stoichiometric dens de TiO2. Ionii de clorură din apa de la robinet sunt adsorbiți pe suprafața de titan și concurează cu oxigenul pentru locurile de adsorbție. Și, clorurile opresc crearea peliculei pasive și pot rămâne prinse sub oxid pe măsură ce acesta se formează, provocând puncte slabe care vor începe să se pipe atunci când încălzitorul este repus în funcțiune. Timpul de repasivare este timpul necesar pentru ca densitatea curentului de coroziune să scadă sub 1 µA/cm2 după clătire.

Timpi cantitativi de repasivare și rate de pitting ale diferitelor calități ale apei de clătire

Testarea controlată a cupoanelor de titan de gradul 2, folosind o imersie zilnică de 1 oră în acid fosforic 10% la 80 de grade, urmată de o clătire de 15 minute și apoi imersarea în NaCl 3% la 60 de grade pentru a replica serviciul, a stabilit următorul comportament pe 30 de cicluri. Timpul de repasivare la clătirea cu apă deionizată cu rezistivitate de 18 MΩ·cm este de 10–30 de minute, grosimea filmului pasiv după 1 oră este de 3–5 nm, densitatea de sâmburi în serviciul ulterioar este de 0–5 gropi pe cm² și adâncimea maximă a gropii după 500 de ore este de 0–20 µm. Această performanță este considerată grozavă. Timpul de repasivare în apa de la robinet dedurizată (rezistivitate 10.000 Ω·cm, 20 ppm clorură) crește la 30–90 min, grosimea filmului după 1 oră este de 2–4 nm, densitatea pitting este de 5–20 gropi/cm2 și adâncimea gropii este de 20–80 μm, ceea ce indică o performanță bună. apă normală de la robinet, 2000 Ohm-cm rezistivitate, 100 ppm timp de repasivare a clorurii 1-3 ore grosimea peliculei după 1 oră 1-3 nm densitate pitting 20-80 gropi/cm2 adâncime groapă 80-200 mm mediocru spre slab. Apa dură de la robinet are un timp de repasivare de 3–6 ore, grosimea peliculei de 1–2 nm după 1 oră, densitate de pitting > 80 gropi/cm² și adâncime de groapă > 200 µm la 500 Ω·cm rezistivitate și 200 ppm clorură, ceea ce este inacceptabil.

Efectul duratei de clătire și al temperaturii asupra calității repasivării

Eficiența clătirii este în funcție de calitatea apei și de parametrii clătirii. O clătire de 5 minute cu apă deionizată a dus la o repasivare de 80% comparativ cu o clătire de 30 de minute. O clătire de 60 de minute cu apă de la robinet cu 100 ppm de clorură nu este echivalentă cu o clătire de 10 minute cu apă deionizată din punct de vedere al calității repasivării. Temperatura apei de clătire este un alt factor important; Apa de clătire caldă (40 de grade) îmbunătățește cinetica de repasivare cu 30–50% în comparație cu apa de clătire rece (20 de grade) atât pentru apa deionizată, cât și pentru cea de la robinet. Dar, apa caldă de la robinet poate determina concentrarea clorurilor pe parcursul procesului de uscare, ceea ce face ca rezultatul să fie mai rău. Pentru toate calitățile apei, un avantaj suplimentar este o clătire finală cu apă deionizată după clătirea principală.

Cicluri de curățare cu acid fosforic - Ghid pentru alegerea calității apei de clătire

Recomandările pentru calitatea apei de clătire pentru ciclurile zilnice de curățare cu acid fosforic 10% la 80 de grade sunt date în tabelul următor, în funcție de rezistența dorită la sâmburi și durata de viață în timpul serviciului ulterioar care conține-clorură.

Densitatea de sâmburi dorită (săbii/cm2) după 500 de ore Clorura maximă admisă în apa de clătire (ppm) Rezistivitatea minimă recomandată la apa de clătire (Ω·cm) Durata de clătire recomandată (minute) Clătirea finală necesară<5 <10 >100,000 15 Da (spray DI)
5 - 20 10 - 50 10,000 - 100,000 20 Recomandat
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Calitatea de titan are un impact asupra cineticii de repasivare. Gradul 7 (stabilizat cu paladiu) repasivează de 2-3 ori mai rapid decât gradul 2 în orice calitate a apei de clătire, scăzând sensibilitatea la contaminarea cu clorură. Grosimea peretelui oferă o toleranță pentru pitting. Un perete de 2,0 mm, cu zâmbituri moderate de la clătirea cu apa de la robinet, poate dura 5-8 ani, dar un perete de 1,2 mm s-ar defecta mai devreme. Tehnica de uscare după clătire este importantă. Uscarea forțată cu aer cald la 60 de grade timp de 10 minute elimină umiditatea rămasă, evitând zonele de concentrare a clorurii. Dacă volumul de apă deionizată este limitat, un compromis rentabil-este o clătire în două etape (apa de la robinet urmată de apă deionizată).

Furnizarea unei specificații informate

Pentru un încălzitor cu înveliș de titan folosit zilnic cu 10 % acid fosforic la 80 de grade și apoi expus la un mediu care conține clorură, utilizați o clătire în două-etape. O clătire inițială cu apă de la robinet timp de 1 minut, urmată de o clătire finală cu apă deionizată cu rezistivitate de 18 MΩ·cm timp de 10 minute la 40 de grade. Specificați ca apa de clătire finală să fie mai mică de 10 ppm cloruri. Dacă apa deionizată nu este disponibilă pentru instalațiile existente, adăugați un cartuş de deionizare la linia de clătire sau prelungiți timpul de clătire la 60 de minute cu uscare forțată cu aer. După procedura de clătire în timpul punerii în funcțiune, a fost măsurat un cupon de testare pentru potențialul de repasivare. O valoare mai mică de -0,1 V față de Ag/AgCl în 3% NaCl indică repasivare incompletă și necesită o clătire mai lungă sau de calitate superioară. Inginerul folosește apă de spălare deionizată, mai degrabă decât apă de la robinet, pentru repesivare rapidă și fără alte găuri în serviciu.