Proč v titanovém ponorném ohřívači používaném k předehřívání směsi 35 % methanolu a vody na 65 stupňů posouvá přidání 0,5 % hydroxidu sodného mechanismus koroze z rovnoměrného ředění na důlkovou korozi?

Titan třídy 2 se rovnoměrně ztenčuje rychlostí 0,02-0,05 mm/rok v kombinaci 35% methanol/voda při 65 stupních. pH se zvýší na 10–11 přidáním 0,5% hydroxidu sodného (NaOH). Při tomto vysokém pH je titanový pasivní film méně stabilní v methanolu kvůli vývoji rozpustných titaničitanů. Mechanismus koroze se mění z jednotné na lokalizovanou důlkovou korozi. Hloubka jámy je 0,2 – 0,8 mm/rok, 10 až 20krát rychlejší než rovnoměrné ředění. Tato změna je přisuzována vysokému pH, které podporuje rozpouštění Ti02 za vzniku titaničitanových iontů (TiO 3 2-) v přítomnosti methanolu.

Mechanismus změny z jednotné na důlkovou korozi indukovanou pH

Pasivní film na titanu je stabilní ve směsích methanol/voda při neutrálním pH (6–7). Film se postupně a rovnoměrně rozpouští. Při vysokém pH (10–11) hydroxylové ionty reagují s TiO2: TiO2 + 2OH− → TiO3 2− + H2O Titanátové ionty jsou rozpustné v kombinacích methanol/voda, což vede ke ztenčení filmu. Útok však není rovnoměrný kvůli porušení pasivního filmu na slabých místech, jako jsou hranice zrn nebo intermetalické částice. Jakmile se jáma spustí, vysoké pH v jámě se udržuje a jáma rychle roste.

Kvantitativní rychlost koroze a mechanismus versus koncentrace NaOH

Kontrolované testování titanu Grade 2 po dobu 500 hodin při 65 stupních v 35% methanolu/vodě s různými koncentracemi NaOH ukázalo následující. Při 0 % NaOH (pH 6–7) je rychlost koroze 0,02–0,05 mm/rok, mechanismus rovnoměrný a hustota důlků 0 důlků/cm 2 . Rychlost při 0,1 % NaOH (pH 9) je 0,03–0,06 mm/rok, mechanismus je smíšený a hustota důlků/cm Rychlost je 0,05–0,12 mm/rok při 0,3% NaOH (pH 10), mechanismus je smíšený a hustota důlků je 5 až 20 důlků/cm2. Kritický práh se nalézá při 0,5% NaOH (pH 11) s rychlostí 0,10–0,25 mm/rok, důlek jako mechanismus a hustota důlků 20—80 důlků/cm². V 1,0% NaOH (pH 12) je rychlost 0,20 až 0,50 mm/rok, mechanismus je silný důlek a hustota důlků je 50 až 150 důlků/cm².

Vliv koncentrace metanolu na změnu pH

Posun od uniformity k důlkové tvorbě byl pozorován při různých hodnotách pH v závislosti na množství methanolu. V čisté vodě (0 % metanolu) s 0,5 % NaOH (pH 11) je mechanismus jednotný s rychlostí koroze 0,08-0,15 mm za rok bez důlkové koroze. Ve 20% methanolu s 0,5% NaOH je mechanismus kombinován a hustota důlků je 5-15 důlků/cm2. Mechanismus je důlkový v 35% methanolu s 0,5% NaOH a hustota je 20-80 důlků/cm2. V 50% methanolu s 0,5% NaOH je mechanismus důlkový s hustotou 30-100 důlků/cm². Mechanismus je silný důlek s více než 50 důlky/cm² v 70% methanolu s 0,5% NaOH. Vyšší obsah metanolu vede při daném pH k větší tvorbě důlků.

Regulace pH ohřívačů metanolu/vody

Níže uvedená tabulka obsahuje pokyny pro maximální pH pro udržení konzistentní koroze pro titanové ohřívače Grade 2 a Grade 7 v 35% methanolu/vodě při 65 stupních.

Požadovaný mechanismus Maximální pH pro stupeň 2 Maximální pH pro stupeň 7 Doporučená koncentrace NaOH (%) Očekávaná rychlost koroze (mm/rok)
Jednotný<8 <9 <0.05 <0.05
Uniformní (přijatelné) 8 - 9 9 - 10 0.05 - 0.1 0.03 - 0.06
Smíšené (okrajové) 9–10 10–11 0.1–0.3 0.05–0,12
Avoid pitting >10 >11 >0.3 >0.12
Inženýrství kolem pH

Stupeň titanu ovlivňuje přechodové pH. Stupeň 7 (palladium-stabilizovaný) posouvá stejnoměrný až pitting přechod na pH 10-11, což umožňuje bezpečný provoz při 0,5% NaOH (pH 11) v 35% methanolu. U stupně 12 došlo k určitému zlepšení. Tloušťka stěny umožňuje pronikání do jámy. Stěna o tloušťce 2,0 mm s důlkem 0,2 mm za rok vydrží 10 let. Riziko důlkové koroze se snižuje přidáním vody do směsi methanol/voda; při 50 % vody (50 % methanolu) je pH přechodu 10,5. Přítomnost chloridů v roztoku snižuje přechodové pH o 1-2 jednotky.

Vytváření specifikace Informováno

Titanový ponorný ohřívač v 35% methanolu/vodě při 65 stupních, nepřidávejte NaOH nad 0,1% pro stupeň 2 nebo nad 0,3% pro stupeň 7. Pokud je pH diktováno procesními důvody, aby bylo zásadité, použijte titan stupně 7 a udržujte pH pod 11. Stávající ohřívače vystavené 0,5% NaOH by měly být zkontrolovány na přítomnost pittingantydy. Pokud zjistíte důlkovou korozi, vyměňte ohřívač a snižte pH. Během provozu testujte pH každý týden a pokud je pH > 9 (stupeň 2) nebo > 10 (stupeň 7), aplikujte kyselinu octovou ke snížení pH. Technik řídí pH pod klíčovou přechodovou úrovní, aby zabránil změně z rovnoměrného ředění na rychlou důlkovou tvorbu ve směsi methanol/voda.