Jak ovlivňuje kvalita oplachové vody (kohoutková vs. deionizovaná) kinetiku repasivace a následný důlek v ohřívači s titanovým pláštěm, který je denně čištěn 10% kyselinou fosforečnou při 80 stupních?

V průmyslových provozech jsou titanové ohřívače pláště uváděny do střídavých korozních a mycích podmínek s denním čisticím cyklem s použitím 10% kyseliny fosforečné při 80 stupních. Kvalita oplachové vody mezi čisticími cykly je zásadní pro kinetiku repasivace titanového povrchu. Deionizovaná voda s měrným odporem > 1 MΩ·cm umožňuje rychlou repasivaci a vytvoření stabilního pasivního filmu během 10–30 min. Voda z vodovodu obsahující chloridy (obvykle 50–200 ppm) a další ionty zpomaluje repasivaci, prodlužuje dobu pro dosažení stabilní vrstvy na 2–6 hodin a zanechává na povrchu adsorbované chloridy, které slouží jako místa pro vznik důlků při pozdějším provozu. Zvolená kvalita oplachové vody přímo ovlivňuje hustotu důlků a životnost ohřívače.

Mechanismus vlivu oplachové vody na kinetiku repasivace

Po ošetření 10% kyselinou fosforečnou je titanový povrch v aktivním nebo částečně pasivním stavu. Kyselina se odstraňuje proplachováním, ale také nastavuje chemii roztoku, ve kterém dochází k repasivaci. Deionizovaná voda poskytuje čisté prostředí s nízkou vodivostí pro rovnoměrný růst titanového pasivního filmu. Nejsou přítomny žádné nepřátelské ionty a může se vytvořit hustá stechiometrická vrstva TiO2. Chloridové ionty z vodovodní vody jsou adsorbovány na povrchu titanu a soutěží s kyslíkem o adsorpční místa. A chloridy zastavují vytváření pasivního filmu a mohou se zachytit pod oxidem, když se tvoří, což způsobí slabá místa, která začnou tvořit důlky, když je ohřívač opět uveden do provozu. Doba repasivace je doba potřebná k tomu, aby hustota korozního proudu po opláchnutí klesla pod 1 µA/cm2.

Kvantitativní doby repasivace a rychlosti důlkové vody různé kvality oplachové vody

Kontrolované testování titanových kupónů Grade 2 pomocí každodenního 1h ponoření do 10% kyseliny fosforečné při 80 stupních, následovaného 15minutovým oplachem a poté ponořením do 3% NaCl při 60 stupních pro replikaci provozu, prokázalo následující chování během 30 cyklů. Doba repasivace po oplachu deionizovanou vodou s měrným odporem 18 MΩ·cm je 10–30 minut, tloušťka pasivního filmu po 1 hodině je 3–5 nm, hustota důlků v následném provozu je 0–5 důlků na cm² a maximální hloubka důlků po 500 hodinách je 0-20 µm. Tento výkon je považován za skvělý. Doba repasivace ve změkčené vodovodní vodě (10 000 Ω·cm měrný odpor, 20 ppm chloridů) se zvyšuje na 30–90 min, tloušťka filmu po 1 hodině je 2–4 nm, hustota důlků je 5–20 důlků/cm2 a hloubka důlků je 20—80 μm, což ukazuje na dobrý výkon. normální vodovodní voda, 2000 Ohm-cm měrný odpor, 100 ppm doba repasivace chloridu 1–3 hodiny tloušťka filmu po 1 hodině 1–3 nm hustota důlků 20–80 důlků/cm2 hloubka důlku 80-200 mm průměrná až špatná. Tvrdá voda z vodovodu má dobu repasivace 3–6 hodin, tloušťku filmu 1–2 nm po 1 hodině, hustotu důlků > 80 důlků/cm² a hloubku důlků > 200 µm při měrném odporu 500 Ω·cm a 200 ppm chloridu, což je nepřijatelné.

Vliv délky máchání a teploty na kvalitu repasivace

Účinnost máchání je funkcí kvality vody a parametrů máchání. 5minutové oplachování deionizovanou vodou vedlo k 80% repasivaci ve srovnání s 30minutovým oplachem. 60minutový oplach vodou z vodovodu s obsahem 100 ppm chloridu není z hlediska kvality repasivace ekvivalentní 10minutovému oplachu deionizovanou vodou. Teplota oplachové vody je dalším důležitým faktorem; teplá oplachová voda (40 stupňů) zlepšuje kinetiku repasivace o 30–50 % ve srovnání se studenou oplachovou vodou (20 stupňů) pro deionizovanou i vodovodní vodu. Teplá voda z vodovodu však může způsobit koncentraci chloridů během procesu sušení, což zhoršuje výsledek. Pro všechny kvality vody je další výhodou závěrečný oplach deionizovanou vodou po hlavním oplachu.

Čisticí cykly kyseliny fosforečné - Průvodce výběrem kvality oplachové vody

Doporučení pro kvalitu oplachové vody pro denní čistící cykly s 10% kyselinou fosforečnou při 80 stupních jsou uvedeny v následující tabulce v závislosti na požadované odolnosti proti důlkové korozi a životnosti v následném provozu obsahujícím chlorid-.

Požadovaná hustota důlků (důlky/cm2) po 500 hodinách Maximální povolený chlorid v oplachové vodě (ppm) Minimální doporučený odpor oplachové vody (Ω·cm) Doporučená doba oplachování (minuty) Požadováno závěrečné oplachování<5 <10 >100,000 15 Ano (DI sprej)
5 - 20 10 - 50 10,000 - 100,000 20 doporučeno
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Kvalita titanu ovlivňuje kinetiku repasivace. Stupeň 7 (palladium-stabilizovaný) repasivuje 2-3krát rychleji než stupeň 2 v jakékoli kvalitě oplachové vody, čímž se snižuje citlivost na kontaminaci chloridy. Tloušťka stěny nabízí přídavek důlkové koroze. Stěna o tloušťce 2,0 mm s mírnými důlky z oplachování vodou z vodovodu může vydržet 5–8 let, ale stěna 1,2 mm by selhala dříve. Důležitá je technika sušení po opláchnutí. Nucené sušení horkým vzduchem při 60 stupních po dobu 10 minut odstraňuje zbytkovou vlhkost a zabraňuje oblastem s koncentrací chloridů. Pokud je objem deionizované vody omezený, cenově{17}}efektivním kompromisem je dvoustupňové oplachování (voda z vodovodu následovaná deionizovanou vodou).

Poskytování informované specifikace

U titanového ohřívače pláště používaného denně s 10% kyselinou fosforečnou při 80 stupních a poté vystaveného prostředí obsahujícímu chloridy použijte dvou-oplachování. Počáteční oplach vodou z vodovodu po dobu 1 minuty následovaný konečným oplachem deionizovanou vodou s odporem 18 MΩ·cm po dobu 10 minut při 40 stupních. Určete, aby voda pro závěrečné oplachování obsahovala méně než 10 ppm chloridů. Pokud není pro stávající instalace k dispozici deionizovaná voda, přidejte deionizační patronu do oplachové linky nebo prodlužte dobu oplachu na 60 minut s nuceným sušením vzduchem. Po oplachové proceduře během uvádění do provozu byl změřen zkušební kupon na potenciál repasivace. Hodnota menší než -0,1 V vs. Ag/AgCl ve 3% NaCl indikuje neúplnou repasivaci a vyžaduje delší nebo kvalitnější oplach. Technik používá deionizovanou mycí vodu spíše než vodu z vodovodu pro rychlou repasivaci a žádné další důlkové práce v provozu.