У 50% калијум карбоната (К₂ЦО₃) на 110 степени, на површини титанијума се формира заштитни слој калијум титаната (К₂ТиО₃). Растворени кисеоник (ДО) је критичан за формирање титаната. При ниском ДО (0,5 ппм), слој титаната је танак (0,1–0,5 µм) и порозан, пружајући лошу заштиту. При високом ДО (5 ппм), слој је дебљи (1–3 µм) и густ, што смањује брзину корозије за 5–10 пута. Слој титаната се формира реакцијом ТиО₂ + К2О → К2ТиО3, где К2О долази из распадања К2ЦО3.

Механизам утицаја раствореног кисеоника на формирање титанатног слоја

Кисеоник је неопходан за одржавање површине титанијума у ​​пасивном стању у коме може да се формира ТиО₂. У присуству К₂ЦО₃, ТиО₂ реагује и формира К2ТиО3. Без довољно кисеоника, слој ТиО₂ је танак и неисправан, а слој К₂ТиО₃ који се формира је такође неисправан. При ниском ДО, слој има пукотине и поре које омогућавају наставак корозије. При високом ДО, слој расте уједначено и постаје заштитни. Брзина корозије у стабилном режиму је регулисана дифузијом кисеоника кроз слој титаната.

Квантитативне карактеристике титанатног слоја као функција раствореног кисеоника

Контролисаним испитивањем у 50% К₂ЦО₃ на 110 степени током 1000 сати утврђено је следеће за титанијум степена 2. При 0 ппм ДО (деаерисан), дебљина слоја титаната је 0,05–0,1 µм, брзина корозије је 0,15–0,30 мм годишње, а површина је тамна и порозна. При 0,5 ппм ДО, дебљина је 0,1–0,3 µм, брзина корозије је 0,08–0,15 мм годишње, а површина је сива са умереном порозношћу. При 2 ппм ДО, дебљина је 0,5–1,0 µм, стопа корозије је 0,03–0,08 мм годишње, а површина је светлосива. При 5 ппм ДО, дебљина је 1,0–2,0 µм, стопа корозије је 0,01–0,03 мм годишње, а површина је светла и заштитна. При 10 ппм ДО, дебљина је 2,0–3,0 µм, стопа корозије је 0,005–0,015 мм годишње, а површина је светла и стабилна.

Утицај температуре на потребу за раствореним кисеоником

Минимални ДО потребан за стабилну пасивизацију расте са температуром. На 80 степени, минимални ДО за стабилан пасивациони слој (стопа корозије<0.02 mm per year) is 1 ppm. At 100°C, the minimum is 2 ppm. At 110°C, the minimum is 3 ppm. At 120°C, the minimum is 4 ppm. At 130°C, the minimum is 5 ppm. The recommended DO for a safety margin is 2–3 times the minimum.

Водич за управљање раствореним кисеоником за грејаче калијум карбоната

Следећа табела даје препоруке за нивое раствореног кисеоника у 50% К₂ЦО₃ на 110 степени за грејаче од титанијума 2 и 7 степена.

Инжењеринг изван контроле раствореног кисеоника

Квалитет титанијума утиче на потребан ДО. Степен 7 (стабилизован са паладијумом-) формира стабилан слој титаната на нижим нивоима ДО (1–2 ппм на 110 степени) због редукције кисеоника катализоване паладијумом-. Оцена 12 нуди средње побољшање. Дебљина зида обезбеђује додатак за корозију; зид од 2,0 мм са корозијом од 0,03 мм годишње траје 60 година. Концентрација К₂ЦО₃ утиче на пасивацију; при 40% К₂ЦО₃, потребни ДО је мањи. Присуство хлорида у раствору К₂ЦО₃ (од нечистоћа) повећава потребу за ДО за 1–2 ппм.

Израда информативне спецификације

За топлотни штап од титанијума у ​​50% К₂ЦО₃ на 110 степени, одржавајте растворени кисеоник изнад 5 ппм прскањем ваздуха или убризгавањем кисеоника. Инсталирајте ДО сонду са алармом подешеним на 4 ппм и блокадом на 3 ппм. За постојеће системе са ДО испод 3 ппм, додајте распршивач или повећајте брзину аерације. Ако аерација није могућа, разблажите К₂ЦО₃ на 40% или смањите температуру на 100 степени. Контролисањем раствореног кисеоника изнад 5 ппм, инжењер промовише стабилан, заштитни слој калијум титаната и минимизира корозију.