Þegar títanhúðarhitari er notaður til að sjóða 5% natríumtartratlausn við 103 gráður, hvers vegna veldur tartratjónunum flóknar títanjónir og kemur í veg fyrir endurlífgun, sem leiðir til samræmdrar tæringar við 0,2 mm á ári?

Tartratjón (C4H4O6 2-) er öflugt klóbindandi efni fyrir títan í 5% natríumtartrati við 103 gráður (suðu). Tartrat myndar leysanlegt títan-tartratfléttur: Ti⁴⁺ + 3C₄H₄O₆²⁻ → [Ti(C₄H₄O₆)₃]⁴⁻ Ólíkt klóríði eða flúoríði, sem valda gryfjumyndun. Þessi flétta fjarlægir Ti 4+ jónir af yfirborðinu þegar þær myndast og kemur einnig í veg fyrir að stöðugt óvirkt lag verði til. Án hlífðarhúðarinnar tærist títanið jafnt með 0,15-0,25 mm/ári án staðbundinnar gryfju. Eftir upphafstímabundinn áfanga er tæringarhraði óháð tíma.

Vélbúnaður samræmdrar tæringar tartrats

Tartratjónir búa yfir nokkrum hýdroxýl- og karboxýlhópum sem mynda stöðuga fimm-atóma klóathringi með Ti(IV). Myndunarfasti Ti-tartratfléttunnar er einstaklega hár (log K=20). Þetta tryggir að allt Ti 4+ sem losnar frá málmyfirborðinu er tafarlaust fléttað og fjarlægt í lausn. Aðeins við mjög háan staðbundinn styrk Ti⁴⁺ er leysniefni TiO₂ farið yfir og því getur óvirka filman ekki myndast. Tæringin fer fram með beinni upplausn málms: Ti → Ti4+ + 4e- og hröðum flækjum. Ferlið er samkvæmt þar sem engin óvirk filma er til að brjóta niður á staðnum.

Magn tæringarhraði á móti styrk tartrats

Eftirfarandi hefur verið komið á fyrir stig 2 títan undir stýrðri prófun í 500 klukkustundir í sjóðandi natríumtartratlausnum (103 gráður). Tæringarhraði 0,005-0,010 mm á ári Surface Bright Mechanism Óvirkur 0% tartrat (hreint vatn) Við 1% tartrat er hraðinn 0,03–0,06 mm/ári, yfirborðið er ljósætað og vélbúnaðurinn er blandaður. Við 3% tartrat er hraðinn 0,08–0,15 mm/ár, yfirborðið er jafnt ætið og flækjustig er ríkjandi ferli. Við 5% tartrat er hraðinn 0,15–0,25 mm/ár, yfirborðið er einsleitt og matt og ferlið er ríkjandi í flækjum. Hlutfallið við 10% tartrat er 0,2–0,35 mm á ári, yfirborðið er einsleitt matt og vélbúnaðurinn er alvarlegur flækingur.

pH og hitastig háð hraða flækjustigs

Hraði fléttumyndunar og tæringarhraði fer eftir pH og hitastigi. Við 60 gráður, pH 7 með 5% tartrati, er tæringarhraði 0,04-0,08 mm/ár. Hraðinn er 0,08-0,15 mm/ár við 80 gráður og pH 7. Við 100 gráður, pH 7, er hraðinn 0,15–0,25 mm/ár. 0.10-0.18 mm/ári við 100 gráður og pH 9 (hærra pH dregur úr tæringu) Við 100 gráður og pH 0,50 mm hraðar (pH 0,50 mm/ári. tæringu). Virkjunarorka er ~50kJ/mól.

Títanhitarar - Leiðbeiningar um þéttni tartrats og pH-stjórnun

Taflan hér að neðan gefur ráðleggingar um 2. og 7. stigs títanhitara sem starfa í natríumtartratlausnum.

Styrkur Natríumtartrat (%) Hitastig ( gráðu ) Tæringarhraði (mm/ári) pH-stig 2Gráða 7 Tæringarhraði (mm/ári)<1 100 7 0.03–0.06 0.02–0.04 Acceptable Recommendation 1–3 80 7 0.05–0.10 0.03–0.06 Acceptable 1–3 3–5 80 7 0.08–0.15 0.05–0.10 Use Grade 7 Recommendation 3–5 100 7 0.15–0.25 0.10–0.18 Use Grade 7 plus thick wall Recommendation
5–10 100 9 0.10–0.18 0.06–0.12 Increase pH >10 Any Any >0.20 >0.12 Ekki mælt með öðrum verkfræði en Tartrat styrkleikastjórnun

Hraði flækjustigs fer eftir gæðum títan. Tæringarhraði gráðu 7 (palladíum stöðugt) er 30–50% lægri en gráðu 2 í tartratlausnum, þar sem palladíum hjálpar til við að viðhalda þunnri aðgerðalausri filmu, jafnvel við fléttuaðstæður. 12. bekkur er millistig umbóta. Veggþykkt gefur tæringarheimild; 2,0 mm veggur endist í 13 ár með samræmdri tæringu upp á 0,15 mm á ári. Yfirborðslakkið hefur lítil áhrif á samræmda tæringu. Tæringarhraðinn minnkar um 30–40% við að bæta við natríumhýdroxíði til að hækka pH í 9. Þegar hitastigið er lækkað úr 100 gráðum í 80 gráður minnkar hraðinn um 50%.

Að veita upplýsta forskrift

Fyrir títan slíðrahitara í 5% natríumtartrati við 103 gráður. Samræmd tæring er aðalferlið. Notaðu títan af gráðu 7 til að lágmarka tæringarhraða í 0,10 til 0,18 mm á ári. Notaðu 2,0 mm veggþykkt fyrir 10 til 15 ára endingartíma. Ef mögulegt er skaltu annað hvort stilla pH í 9 með því að nota natríumhýdroxíð eða lækka hitastigið í 80 gráður. Meðan á notkun stendur skal athuga veggþykkt hitara árlega með hljóðmælum; þegar veggþykktin nær 0,5 mm skal skipta um hitara. Verkfræðingurinn skilur að tartratjónirnar blanda saman títanjónunum og hindra endurlífgun sem leiðir til fyrirsjáanlegrar samræmdrar tæringar. Verkfræðingur velur rétta einkunn og veggþykkt vörunnar.