Парафински восак се загрева до 80 степени за топљење у различитим индустријским процесима, укључујући прављење свећа, ливење по улагањима и премазивање. Титанијумске топлотне шипке су погодне за ову услугу на нормалним радним температурама. Међутим, повремено прегревање до 120 степени, које може настати због квара термостата или лошег преноса топлоте, узрокује термичку деградацију парафинског воска. Деградацијом настају карбоксилне киселине, првенствено сирћетна, мравља и стеаринска киселина, кроз реакције оксидације и крекирања. Ове киселине нападају пасивни филм титанијума, што доводи до удубљења и равномерне корозије. Критично кумулативно време прегревања пре него што концентрација киселине достигне агресивне нивое је 100 сати на 120 степени. Изнад овог прага, концентрација киселине прелази 500 ппм, што доводи до повећања стопе корозије титанијума са испод 0,01 мм годишње на 0,1–0,3 мм годишње.

Механизам деградације парафина и формирања киселине на повишеним температурама

На 80 степени, парафински восак је стабилан и не деградира се значајно. На 120 степени долази до термичке оксидације: парафински угљоводоници (Ц₂₀–Ц₄₀) реагују са раствореним кисеоником и формирају алкохоле, алдехиде и на крају карбоксилне киселине. Реакција следи механизам слободних радикала. Произведене киселине су корозивне за титанијум, јер могу да сложе јоне титанијума и дестабилизују пасивни филм. Стопа деградације прати Аррхениусов однос, приближно удвостручујући се за сваких 10 степени повећања изнад 100 степени. Када се формирају киселине, оне остају у воску и настављају да нападају површину титанијума чак и ако се температура врати на 80 степени.

Квантитативно формирање киселине и брзина корозије као функција времена прегревања

Контролисано испитивање парафинског воска (тачка топљења 55 степени, садржај уља<1%) at 120°C has established the following acid concentrations and Grade 2 titanium corrosion rates. At 0 hours of cumulative overheating at 120°C (normal operation at 80°C only), the total acid number (TAN) is below 0.1 mg KOH/g, the titanium corrosion rate is below 0.01 mm per year, and the surface remains bright. At 25 hours of overheating, the TAN reaches 0.3–0.6 mg KOH/g, the corrosion rate is 0.01–0.03 mm per year, and light etching appears on the surface. At 50 hours, the TAN increases to 0.6–1.2 mg KOH/g, the corrosion rate rises to 0.03–0.08 mm per year, and general etching is visible. At 100 hours, the critical threshold, the TAN reaches 1.2–2.5 mg KOH/g, the corrosion rate increases to 0.08–0.15 mm per year, and pitting initiates with a pit density of 5–20 pits per cm². At 200 hours, the TAN is 2.5–5.0 mg KOH/g, the corrosion rate reaches 0.15–0.30 mm per year, and pitting becomes severe with a pit depth of 0.1–0.3 mm. At 500 hours, the TAN exceeds 5 mg KOH/g, the corrosion rate exceeds 0.3 mm per year, and perforation of a 1.2 mm wall occurs within 2,000–4,000 hours.

Утицај састава воска и доступности кисеоника на брзину формирања киселине

Брзина разградње зависи од састава воска и доступности кисеоника. Парафински восак са већим садржајем уља се брже разграђује; при 2% садржаја уља, време да се достигне 1,0 мг КОХ/г ТАН је 60 сати на 120 степени у поређењу са 100 сати за восак са мало{6}}уља. Микрокристални восак се спорије разграђује од парафинског воска због своје разгранате молекуларне структуре. Присуство антиоксиданата као што је бутиловани хидрокситолуен (БХТ) на 500 ппм продужава критично кумулативно време прегревања на 200 сати уклањањем слободних радикала. Покривање азотом да би се искључио кисеоник у потпуности спречава стварање киселине, али је често непрактично у резервоарима за топљење. Поновљени циклуси прегревања изазивају више штете од непрекидног прегревања јер се свеж кисеоник уводи сваки пут када се резервоар отвори.

Критично кумулативно време прегревања и водич за ублажавање

Следећа табела даје критична кумулативна времена прегревања на различитим температурама за парафински восак, заједно са препорученим радњама за грејаче од титанијума степена 2.

Инжењеринг изван контроле времена прегревања

Квалитет титанијума значајно утиче на отпорност на киселу корозију. Степен 7 (стабилизован са паладијумом{2}}) има 2-3 пута нижу стопу корозије у киселом воску, продужавајући критично време прегревања на 250 сати на 120 степени. Дебљина зида обезбеђује додатак за корозију; зид од 2,0 мм са 0,15 мм годишње корозије од деградираног воска преживљава 13 година. Восак треба заменити када ТАН пређе 1,5 мг КОХ/г. Додавање 0,1% натријум карбоната у восак неутралише киселине и спречава напад титана, али може утицати на својства воска. Сензор температуре са алармом подешеним на 100 степени и искљученим грејачем-на 110 степени спречава прегревање.

Израда информативне спецификације

За топлотни штап од титанијума који се користи за топљење парафинског воска на 80 степени уз повремено прегревање до 120 степени, ограничите кумулативно време прегревања на 100 сати током животног века грејача. Инсталирајте температурни сензор са регистратором података за снимање кумулативног времена изнад 100 степени. Ако кумулативно време прелази 100 сати, замените пуњење воска и проверите да ли на површини грејача има рупа. За апликације где је прегревање често или неизбежно, наведите титанијум степена 7 и додајте 500 ппм БХТ антиоксиданса у восак. Током рада, сваких 6 месеци мерите укупан кисели број воска; ако прелази 1,5 мг КОХ/г, замените восак. Контролисањем кумулативног времена прегревања испод критичног прага од 100 сати, инжењер спречава деградацију парафина и резултирајући напад киселине на титанијумске грејаче.