Í títan slöngubúnt hitari fyrir 20% ammóníumnítratlausn við 80 gráður, hvernig breytir PH (4,5 vs. 6.5) virkni straumþéttleika og hættu á sprungum á streitutæringu?
Skildu eftir skilaboð
Í 20% ammóníumnítrati (NH₄NO₃) við 80 gráður hefur pH marktæk áhrif á passiveringshegðun títan. Við pH 6,5 (nálægt hlutlaust) er óvirka filman stöðug, með óvirka straumþéttleika upp á 0,05–0,1 µA/cm² og litla hættu á streitutæringu (SCC). Við pH 4,5 (súrt frá vatnsrofi) eykst þéttleiki straumlausnar í 0,5–2 µA/cm² og hættan á SCC eykst verulega. Nítratjónin (NO₃⁻) er oxunarefni og við lægra pH hraðar minnkunarviðbrögð hennar, sem hækkar tæringargetu á það bil sem staðbundið niðurbrot á sér stað. SCC sprungur hefjast við álagsstyrkspunkta eins og suðutær eða beygjur.
Verkunarháttur pH-háðrar aðgerðar og SCC í ammóníumnítrati
Við hærra pH (6,5) er bakskautahvarfið fyrst og fremst súrefnislækkun, sem heldur títaníumyfirborðinu við óvirkan styrk undir 0,5 V miðað við venjulegt vetnisrafskaut. Óvirka filman er stöðug og lagast fljótt. Við lægra pH (4,5) verður minnkun nítratjóna (NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → NO₂⁻ + H₂O) marktæk. Þetta hvarf hefur hærri skiptastraumsþéttleika, sem hækkar blandaða möguleikann inn í transpassive sviðið yfir 1,0 V. Á þessu sviði brotnar óvirka filman niður á staðnum. Ef togspenna er til staðar byrjar SCC á niðurbrotsstöðum.
Magndreifingarstraumþéttleiki og SCC-áhætta sem virkni pH
Stýrð prófun á 20% NH₄NO₃ við 80 gráður yfir 1.000 klukkustundir hefur komið á fót eftirfarandi passiveringshegðun fyrir 2. stigs títan. Við pH 6,5 er aðgerðarstraumþéttleiki 0,05–0,10 µA/cm², SCC upphafstíminn fer yfir 5.000 klukkustundir og SCC hættan er lítil. Við pH 6,0 er aðgerðarstraumurinn 0,08–0,15 µA/cm², SCC upphafstími er 3.000–5.000 klukkustundir og áhættan er lítil til miðlungsmikil. Við pH 5,5 er aðgerðarstraumurinn 0,15–0,30 µA/cm², SCC byrjar eftir 1.000–3.000 klukkustundir og áhættan er í meðallagi. Við pH 5,0 er aðgerðarstraumurinn 0,30–0,70 µA/cm², SCC hefst við 500–1.500 klukkustundir og áhættan er mikil. Við pH 4,5 er aðgerðarstraumurinn 0,50–1,50 µA/cm², SCC byrjar eftir 200–800 klst. og hættan er mikil. Við pH 4,0 er aðgerðarstraumurinn 1,0–3,0 µA/cm², SCC byrjar eftir 100–400 klst. og hættan er mjög mikil.
Áhrif klóríðs og nítratstyrks á SCC áhættu
Tilvist klóríðs í ammoníumnítratlausninni eykur hættu á SCC við hvaða pH sem er. Við pH 5,5 með 0 ppm klóríði er hætta á SCC í meðallagi. Við pH 5,5 með 100 ppm klóríði, verður SCC hættan mikil og mælt er með 7. stigs títan. Við pH 5,0 með 0 ppm klóríði er hætta á SCC mikil og mælt er með gráðu 7. Við pH 5,0 með 100 ppm klóríði er hætta á SCC alvarleg og krefst 7. stigs auk rafeinangrunar. Við pH 4,5 með 0 ppm klóríði gefur gráðu 7 viðunandi frammistöðu. Við pH 4,5 með 100 ppm klóríði getur jafnvel stig 7 mistekist innan 2.000 klukkustunda.
Leiðbeiningar um pH-stjórnun og SCC mótvægisaðgerðir fyrir ammoníumnítrathitara
Eftirfarandi tafla veitir ráðleggingar um pH-stjórnun og val á títangráðu fyrir 20% ammóníumnítrat við 80 gráður, byggt á æskilegum endingartíma og klóríðmengun.
| Rekstrar pH | Klóríð (ppm) | Mælt með einkunn | Væntanlegur SCC-ókeypis líf (klst.) | Aðgerðarstraumþéttleiki (µA/cm²) |
|---|---|---|---|---|
| >6.0 | <100 | 2. bekkur | >10,000 | 0.05–0.15 |
| 5.5–6.0 | <50 | 2. bekkur | 5,000–10,000 | 0.15–0.30 |
| 5.5–6.0 | 50–100 | 7. bekkur | 8,000–15,000 | 0.10–0.25 |
| 5.0–5.5 | <50 | 7. bekkur | 5,000–10,000 | 0.20–0.40 |
| 5.0–5.5 | 50–100 | Einangrun 7 + | 3,000–6,000 | 0.30–0.60 |
| 4.5–5.0 | <50 | Einangrun 7 + | 3,000–5,000 | 0.50–1.00 |
| <4.5 | Hvaða sem er | Endurhönnunarferli | <2,000 | >1.00 |
Verkfræði Beyond pH Control
Veggþykkt gefur útbreiðslu sprunguheimilda; 2,0 mm veggur með SCC sprungum við 0,1 mm á klukkustund lifir 20 klukkustundum eftir að sprungan hefst. Ammóníumnítratlausnina skal hlutleysa með ammóníumhýdroxíði til að halda pH yfir 6,0. pH-mælir með viðvörun á 5,8 og samlæsingu á 5,5 kemur í veg fyrir notkun á háu-áhættusviði. Hitarinn ætti að draga úr streitu- eftir framleiðslu til að draga úr togstreituleifum. Weld tær ættu að vera fáður til að draga úr álagsstyrk. Lausnina ætti að sía til að fjarlægja agnir sem geta virkað sem SCC upphafsstaðir.
Gera upplýsta forskrift
Fyrir títan rör búnt hitari í 20% ammoníumnítrati við 80 gráður, haldið pH yfir 6,0 fyrir gráðu 2 eða yfir 5,5 fyrir gráðu 7. Settu upp samfelldan pH skjá með viðvörun stillt á 5,8 og samlæsingu sem slekkur á hitaranum ef pH fer niður fyrir 5,5. Bætið ammóníumhýdroxíði sjálfkrafa við til að viðhalda pH. Fyrir klóríðmagn yfir 50 ppm, tilgreinið 7. stigs títan. Á meðan á notkun stendur, athugaðu hitarinn fyrir SCC árlega með því að nota litarefni við suðu og beygjur. Með því að stjórna pH-gildinu fyrir ofan mikilvæga þröskuldinn dregur verkfræðingurinn úr þéttleika straumsins og kemur í veg fyrir sprungur á streitutæringu.
