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?

Í 5% natríumtartrati er tartratjónin (C₄H₄O₆²⁻) öflugt klóbindiefni fyrir títan við 103 gráður (suðu). Hálkaárás stafar af klóríði og flúoríði, en tartrat leiðir til myndunar leysanlegra títantartratfléttna: Ti⁴⁺ + 3C₄H₄O₆²⁻ → [Ti(C₄H₄O₆)₃]⁴⁻. Fléttan fjarlægir Ti 4+ jónir af yfirborðinu þegar þær myndast og hindrar myndun stöðugrar óvirkrar filmu. Án hlífðarhlífar mun títan eyðast jafnt með jöfnum hraða 0,15 – 0,25 mm á ári án staðbundinnar gryfju. Tæringarhraði er ekki fall af tíma eftir fyrsta tímabundna áfanga.

Mechanism of tartrat-framkallað samræmda tæringu

Tartratjónin hefur nokkra hýdroxýl- og karboxýlhópa sem geta myndað stöðuga fimm atóma chelate hringa með Ti 4+ . log K~20). Myndunarfasti Ti-tartratfléttunnar er einstaklega hár. Þetta þýðir að allt Ti⁴⁺ sem losnar frá málmyfirborðinu er fléttað og strax tekið í lausn. Óvirka filman getur ekki vaxið, vegna þess að aðeins er farið yfir leysniafurð TiO2 við mjög háan staðbundinn styrk Ti4+.. Tæringarferlið byggist á beinni upplausn málmsins: Ti → Ti⁴⁺ + 4e⁻, fylgt eftir með hröðum fléttumyndun. Vegna þess að það er engin óvirk filma til að brjóta niður á staðnum er ferlið einsleitt.

Magntæringarhraði á móti tartratstyrk

Stýrðar prófanir á sjóðandi natríumtartratlausnum (103 gráður) í 500 klst. hafa sýnt eftirfarandi fyrir 2. stigs títan. Við 0% tartrat (hreint vatn) er tæringarhraði 0,005–0,010 mm/ár, yfirborðið er bjart og vélbúnaðurinn óvirkur. Við 1% tartrat er hlutfallið 0,03–0,06 mm á ári, yfirborðið sýnir ljós ætingu og vélbúnaðurinn er blandaður. Við 3% tartrat er hlutfallið 0,08–0,15 mm/ár, yfirborðið sýnir einsleita ætingu og flækjustig er ríkjandi ferli. Með 5% tartrati er hraðinn 0,15–0,25 mm/ár, yfirborðið er einsleitt, matt áferð og ferlið er ríkjandi flækjustig. 0.20-0.35 mm/ár við 10% tartrat, yfirborð jafnt matt, kerfisbundin flæking.

Áhrif pH og hitastigs á flækjuhraða

Hraði fléttumyndunar og tæringarhraði er fall af pH og hitastigi. Tæringarhraði við 60 C, pH 7 og 5% tartrat er 0,04-0,08 mm/ár. Hraði við 80 gráður og pH 7 er 0,08-0,15 mm/ár. Hraðinn er 0,15 til 0,25 mm/ár við 100 gráður og pH 7. Hraðinn er 0,10–0,18 mm á ári við 100 gráður og pH 9 (hærra pH dregur úr tæringu). Hraði við 100 gráður, pH 5, 0,20–0,35 mm/ár (lægra pH eykur tæringarhraða). Virkjunarorkan er um 50 kJ/mól.

Stjórnun á tartratstyrk og pH í títanhitara

Eftirfarandi tafla sýnir ráðlögð notkunarskilyrði fyrir 2. og 7. stigs títanhitara í natríumtartratlausnum.

Natríumtartratstyrkur (%) Hitastig (gráða) pH gráðu 2 Tæringarhraði (mm/ár) Tæringarhraði (mm/ári) 7. stigs ráðleggingar<1 100 7 0.03–0.06 0.02–0.04 Acceptable 1–3 80 7 0.05–0.10 0.03–0.06 Acceptable 3–5 80 7 0.08–0.15 0.05–0.10 Use Grade 7 3–5 100 7 0.15–0.25 0.10–0.18 Use Grade 7 + thick wall
5-10 100 9 0.10-0.18 0.06-0.12 pH increase >10 Any Any >0.20 >0.12 Ekki mælt með Engineering Beyond Tartrat Concentration Control

Títan einkunn hefur áhrif á flækjustigið. Gráða 7 (palladíum stöðugt) tæringarhraði er 30-50% lægri en gráðu 2 í tartratlausnum, þar sem palladíum stöðugar þunnt óvirkt lag jafnvel við flóknar aðstæður. 12. bekk sýnir hóflega framför. Veggþykkt gefur tæringarheimild . 2 . 0 mm vegg með 0 . 15 mm/ári einsleitri tæringu endist í 13 ár. Yfirborðsfrágangur hefur lítil áhrif á samræmda tæringu. Með því að hækka pH í 9 með natríumhýdroxíði minnkar tæringarhraðinn um 30–40%. Ef hitastigið er lækkað úr 100 gráður í 80 gráður, þá er hlutfallið lækkað um helming.

Að þróa upplýsta forskrift

Fyrir títan slíðrahitara ætti að gera ráð fyrir að ráðandi vélbúnaður sé samræmd tæring í 5% natríumtartrati við 103 gráður. Notaðu Grade 7 títan til að lækka tæringarhraðann í 0,10–0,18 mm á ári. Fyrir endingartíma 10 til 15 ára, notaðu veggþykkt 2,0 mm. Hækkaðu pH í 9 (ef mögulegt er) með natríumhýdroxíði eða lækkaðu hitann í 80C. Við notkun er fylgst með þykkt hitara með ultrasonic mælingu einu sinni á ári og skipt er um hitara þegar veggþykktin nær 0,5 mm. Verkfræðingurinn er meðvitaður um að tartratjónir flækja títanjónir og hindra endurlífgun, þess vegna velja þeir rétta einkunn og veggþykkt til að tryggja fyrirsjáanlega samræmda tæringu.