Натријум додецил сулфат (СДС) је ањонски сурфактант који се користи у чишћењу и индустријским процесима. На 70 степени, његова критична концентрација мицела (ЦМЦ) је приближно 0,05-0,1 теж% (500-1,000 ппм). Испод ЦМЦ-а, молекули сурфактанта постоје као мономери и адсорбују се на површину титанијума, мењајући понашање влажења и промовишући уједначено влажење. Изнад ЦМЦ-а се формирају мицеле, а површина постаје хидрофобна, што доводи до овлаживања и стварања локализованих капљица електролита. Ове капљице стварају ћелије диференцијалне аерације, узрокујући рупице на ивицама капљица. Образац корозије се помера од једноликог мањег нагризања испод ЦМЦ-а до јаког локализованог удубљења изнад ЦМЦ-а.

Механизам ЦМЦ{0}}зависног влажења и корозије

Сурфактанти се адсорбују на површину титанијума са својим хидрофобним реповима окренутим даље од метала. При ниским концентрацијама (испод ЦМЦ), адсорбовани слој је некомплетан, а површина остаје хидрофилна, омогућавајући равномеран контакт електролита. При концентрацијама изнад ЦМЦ, формира се комплетан двослој, чинећи површину хидрофобном. Капљице воде се пењу по површини уместо да се шире. Дифузија кисеоника је бржа кроз танке ивице капљица него кроз центар, стварајући ћелије диференцијалне аерације. Средиште капљице постаје анодно и јаме, док су ивице катодне.

Квантитативни образац корозије као функција концентрације СДС

Контролисано испитивање у 2% СДС на 70 степени (знатно изнад ЦМЦ) са различитим разблажењима током 500 сати утврдило је следеће понашање корозије за титанијум степена 2. При концентрацији СДС од 0,02% (испод ЦМЦ), површина остаје хидрофилна, стопа корозије је 0,02–0,05 мм годишње, густина удубљења је 0–5 јамица по цм², а нагризање је равномерно. На 0,05–0,08% (на ЦМЦ), површина прелази у хидрофобну, стопа корозије се повећава на 0,05–0,10 мм годишње, густина удубљења достиже 5–20 рупица по цм² ​​и појављују се удубљења у облику капљица{17}}. На 0,1–0,5% (изнад ЦМЦ), површина је потпуно хидрофобна, стопа корозије је 0,08–0,15 мм годишње, густина удубљења је 20–80 рупица по цм², а јаме су кружне са подигнутим ивицама. При 1–2% (концентрација типичне употребе), стопа корозије је 0,10–0,20 мм годишње, густина удубљења прелази 80 рупица по цм², а долази до јаких капи{31}}упрљавања. При 5% СДС, стопа корозије је 0,15–0,30 мм годишње, а перфорација зида од 1,2 мм се јавља у року од 4.000–8.000 сати.

Утицај температуре и типа сурфактанта на ЦМЦ и корозију

ЦМЦ се смањује са повећањем температуре за СДС. На 30 степени, ЦМЦ је 0,08–0,12%, а стопа корозије изнад ЦМЦ је 0,05–0,10 мм годишње. На 50 степени, ЦМЦ је 0,06–0,10%, а стопа је 0,08–0,15 мм годишње. На 70 степени, ЦМЦ је 0,05–0,08%, а стопа је 0,10–0,20 мм годишње. На 90 степени, ЦМЦ је 0,04–0,07%, а стопа је 0,15–0,30 мм годишње. Нејонски сурфактанти (нпр. Тритон Кс-100) не изазивају исту хидрофобну транзицију и не изазивају таложење капљица. Катјонски сурфактанти (нпр. ЦТАБ) могу да изазову још теже питтинг.

Водич за управљање концентрацијом сурфактанта за грејаче од титанијума

Следећа табела даје препоруке за концентрацију СДС-а у односу на ЦМЦ како би се минимизирало питтинг на титанијумским грејачима степена 2 на 70 степени.

Инжењеринг изван контроле концентрације

Класа титанијума утиче на отпорност на точење. Степен 7 (стабилизован са паладијумом-) има 2–3 пута већу отпорност на питинг у облику капљица, што омогућава рад при 2–3× ЦМЦ са прихватљивим стопама корозије. Оцена 12 нуди средње побољшање. Дебљина зида омогућава продирање у јаму; зид од 2,0 мм са удубљењем од 0,15 мм годишње траје 13 година. Оријентација грејача је важна; вертикални грејачи ефикасније избацују капљице од хоризонталних грејача, смањујући озбиљност удубљења. Додавање средства за влажење (нпр. мале количине нејонског сурфактанта) може обновити хидрофилно понашање чак и при високим концентрацијама СДС.

Израда информативне спецификације

За урањајући грејач од титанијума у ​​2% СДС на 70 степени (приближно 20–40× ЦМЦ), наведите титанијум степена 7 и прихватите стопу корозије удубљења од 0,08–0,15 мм годишње. За степен 2, смањите концентрацију СДС на испод 0,1% (1–2× ЦМЦ) разблаживањем или коришћењем алтернативног сурфактанта. За постојеће грејаче са удубљењем у облику капљица, додајте 0,1% нејонског сурфактанта (нпр. Тритон Кс-100) да се такмичи са СДС адсорпцијом и обнови хидрофилно влажење. Током рада, прегледајте грејач за карактеристичне кружне јаме са подигнутим ивицама; ако дубина удубљења прелази 0,2 мм, замените грејач. Разумевањем како ЦМЦ модификује понашање влажења, инжењер бира одговарајуће класе титанијума или прилагођава концентрације сурфактанта како би спречио локализовано питтинг.