Како присуство оксидирајућих јона (Фе³⁺, Цу²⁺) у 5% сумпорној киселини на 60 степени проширује или смањује пасивни опсег цеви за грејање од титанијума 2. степена?

Титанијум 2. степена је близу свог активног-пасивног прелаза у 5% Х2СО4 на 60 степени. Степен 2. Снажно ће еродирати у деаерисаној киселини брзином од 0,5 до 2,0 мм годишње. У присуству раствореног кисеоника или оксидационих јона (Фе³⁺, Цу²⁺, Цр⁶⁺) титанијум пасивира и стопа корозије је нижа од 0,01 мм/годишње. Али оксидирајући јони понекад могу довести до прекомерне пасивизације или руптуре у великим количинама. У овом чланку се разматра ефекат Фе3+ и Цу2+ на проширење или смањење пасивног опсега степена 2 у 5% Х2СО4 на 60 степени.

Пасивациони механизам оксидујућим извором јона
Оксидирајуће врсте које се могу редуковати су гвожђе (Фе3+) и бакре (Цу2+) јони. Њихова редукција на површини титанијума даје катодну струју која поларизује титан у пасивни регион: Фе3+ + е- → Фе2+ (Е0=+0.77 В наспрам СХЕ) Цу2+ + 2е- → Цу0 (Е0=+0.34 В наспрам СХЕ) Критични потенцијал пролаза у титанијуму је критични потенцијал проласка Х-СО2% за титанијум. до 0 В у односу на СЦЕ. И Фе 3+ и Цу 2+ стварају довољно катодне струје да превазиђу ову баријеру.

Ефекти концентрације
Испитивање степена 2 у 5% Х2СО4 на 60 степени при различитим концентрацијама Фе3+ и Цу2+:

Без оксидирајућих јона (деаерисан): Активна корозија 1,0-2,0 мм/год.

Фе³⁺ 10 ппм Пасивација се дешава. Стопа корозије се смањује на 0,02-0,05 мм/год. Пасивни опсег је проширен.

50–500 ппм Фе3+ Стабилна пасивација. Стопа корозије 0,01-0,03 мм/год. Најбољи домет.

Фе3+ 1, 000–5 000 ппм: Још увек пасиван, али ризик од рупица се повећава у присуству хлорида.

Фе³⁺ 5000 ппм: Може да произведе прекомерну-пасивацију на вишим температурама (али не на 60 степени).

За Цу 2+ : Иста реакција, али Цу 2+ може да депонује метални бакар на титанијуму ( Цу 2+ + 2е − → Цу 0 ). Наслаге бакра су галванске ћелије, што је добро ако су уједначене, али лоше ако су нодуларне.

Синергистичке и антагонистичке акције
Фе³⁺ + Цу²⁺ заједно: боља пасивна стабилност од сваког појединачно. У присуству Фе3+, мешовити потенцијал је средњи и депозити бакра су уједначенији.

Оксидирајући јони + хлориди: У присуству оксидирајућих јона, хлориди (чак и 10-50 ппм) могу изазвати питтинг. Пасивација плус агресивни ањон је оптимална комбинација за точку корозију.

Оксидирајући јони + редукциони агенси Ако редукциони агенси (СО₂, Х₂С, органска материја) потроше Фе³⁺ пасивизација се губи. Проверите концентрацију Фе3+.

Измерена стопа корозије
Концентрација оксидирајућих јона Стопа корозије (мм/год) Пасивна? Питтинг Дангер
Нема (деаерисан) 0 ппм 1,0-2,0 Не Нема (активна корозија)
Фе3+10 ппм0.02-0.05ИесЛовФе3+100 ппм0.01-0.02ИесЛовФе3+1,000 ппм0.01-0.03ИесЛов (ако је Цл- 10 ппм)
Цу²⁺ 10 ппм 0.03 - 0.08Да (са депозитом Цу) Умерено Цу2+ 100 ппм 0,02-0,05 Да Умерено (Нодулар Цу)
Фе³⁺ + Цу²⁺ (1:1) 100 ппм сваки 0,01-0,02 Да Низак Фе³⁺ + 50 ппм Цл⁻ 100 ппм 0,02-0,05 (питинг) Да (али питинг) Висока матрица за примену за степен Хℂ 0₂ 2 ин 6 ин
Ниво сервисног стања Ниво оксидирајућих јона хлорида Очекивани ниво 2 Перформансе Препоручена радња
Деаерисана киселина Нема Било Активна корозија (1-2 мм/годишње)Додајте Фе3+ или користите Граде 7
Прскање ваздуха О₂ (8 ппм)<10 ppm Passive (0.01-0.03 mm/yr)Not Acceptable
Фе3+ из процеса (нпр. кисељење челика) 50-500 ппм<10 ppmExcellent passive (0.01mm/year) Mint condition
Fe3+ + chlorides e.g. HCl pollution 100 ppm 50 ppm Pitting (0.1-0.3 mm/year pits) Add Fe3+ >500 ппм или ниже Цл- Цу2+ од упстреам обраде бакра 100 ппм<10 ppmPassive with Cu depositionCheck copper thickness Clean once a year
Цеви за грејање 2. степена у 5% Х 2 СО 4 на 60 степени са додатком 10-500 ппм Фе 3+ показују повећање пасивног опсега са стопама корозије<0.03 mm/year compared to >1 мм/год. Фе³⁺ је добар и ако је могуће треба га одржавати. Цу²⁺ такође подстиче пасивизацију, али може да депонује метални бакар-уједначене наслаге су заштитне, нодуларне наслаге изазивају галвански напад. Оксидирајући јони се комбинују са хлоридима и изазивају рупе. Одржавајте Фе³⁺ изнад 500 ппм да бисте избегли удубљење изазвано хлоридима. За нове процесе, размислите о додавању 50-100 ппм Фе3+ (као Фе2(СО4)3) да бисте осигурали пасивизацију. Ако се оксидациони јони не могу одржавати, наведите титанијум 7. степена. За постојеће грејаче са активном корозијом, убризгавање раствора Фе3+ помера грејач у пасивни опсег; ова јефтина интервенција може продужити век трајања грејача од месеци до година.