У грејачу са титанијумским цевима за 20% раствор амонијум нитрата на 80 степени, како ПХ (4,5 вс. 6.5) мења густину струје пасивације и ризик од пуцања услед стресне корозије?
Остави поруку
У 20% амонијум нитрату (НХ₄НО₃) на 80 степени, пХ значајно утиче на пасивно понашање титанијума. На пХ 6,5 (близу неутралног), пасивни филм је стабилан, са густином струје пасивације од 0,05–0,1 µА/цм² и ниским ризиком од пуцања корозије под напоном (СЦЦ). При пХ 4,5 (кисели од хидролизе), густина струје пасивације се повећава на 0,5–2 µА/цм², а ризик од СЦЦ се значајно повећава. Нитратни јон (НО₃⁻) је оксидант, а при нижем пХ, његова реакција редукције се убрзава, подижући потенцијал корозије у опсег где долази до локализованог распада. СЦЦ пукотине настају на тачкама концентрације напона као што су врхови заваривања или кривине.
Механизам пХ{0}}зависне пасивације и СЦЦ у амонијум нитрату
При вишим пХ (6,5), катодна реакција је првенствено редукција кисеоника, која одржава површину титанијума на пасивном потенцијалу испод 0,5 В у односу на стандардну водоничну електроду. Пасивни филм је стабилан и брзо се поправља. При нижем пХ (4,5), редукција нитратних јона (НО₃⁻ + 2Х⁺ + 2е⁻ → НО₂⁻ + Х2О) постаје значајна. Ова реакција има већу густину струје размене, подижући мешани потенцијал у транспасивни опсег изнад 1,0 В. У овом опсегу, пасивни филм се локално распада. Ако је присутан затезни напон, СЦЦ се покреће на местима квара.
Квантитативна густина струје пасивације и ризик од СЦЦ као функција пХ
Контролисано тестирање у 20% НХ₄НО₃ на 80 степени током 1.000 сати показало је следеће пасивно понашање титанијума 2. степена. При пХ 6,5, густина струје пасивације је 0,05–0,10 µА/цм², време иницијације СЦЦ прелази 5000 сати, а ризик од СЦЦ је низак. При пХ 6,0, струја пасивације је 0,08–0,15 µА/цм², време иницијације СЦЦ је 3.000–5.000 сати, а ризик је низак до умерен. При пХ 5,5, струја пасивације је 0,15–0,30 µА/цм², СЦЦ почиње на 1.000–3.000 сати, а ризик је умерен. При пХ 5,0, струја пасивације је 0,30–0,70 µА/цм², СЦЦ почиње на 500–1500 сати, а ризик је висок. При пХ 4,5, струја пасивације је 0,50–1,50 µА/цм², СЦЦ почиње на 200–800 сати, а ризик је озбиљан. При пХ 4,0, струја пасивације је 1,0–3,0 µА/цм², СЦЦ почиње на 100–400 сати, а ризик је веома озбиљан.
Утицај концентрације хлорида и нитрата на СЦЦ ризик
Присуство хлорида у раствору амонијум нитрата повећава ризик од СЦЦ при било ком пХ. При пХ 5,5 са 0 ппм хлорида, ризик од СЦЦ је умерен. При пХ 5,5 са 100 ппм хлорида, ризик од СЦЦ постаје висок и препоручује се титанијум степена 7. При пХ 5,0 са 0 ппм хлорида, ризик од СЦЦ је висок и препоручује се степен 7. При пХ 5,0 са 100 ппм хлорида, ризик од СЦЦ је озбиљан, захтевајући степен 7 плус електричну изолацију. При пХ 4,5 са 0 ппм хлорида, Граде 7 пружа прихватљиве перформансе. При пХ 4,5 са 100 ппм хлорида, чак и степен 7 може пропасти у року од 2000 сати.
Водич за контролу пХ и СЦЦ ублажавање за грејаче амонијум нитрата
Следећа табела даје препоруке за контролу пХ и избор квалитета титанијума за 20% амонијум нитрата на 80 степени, на основу жељеног века трајања и контаминације хлоридом.
| Радни пХ | хлорид (ппм) | Препоручена оцена | Очекивани СЦЦ{0}}слободан живот (сати) | Густина струје пасивације (µА/цм²) |
|---|---|---|---|---|
| >6.0 | <100 | 2. разред | >10,000 | 0.05–0.15 |
| 5.5–6.0 | <50 | 2. разред | 5,000–10,000 | 0.15–0.30 |
| 5.5–6.0 | 50–100 | 7. разред | 8,000–15,000 | 0.10–0.25 |
| 5.0–5.5 | <50 | 7. разред | 5,000–10,000 | 0.20–0.40 |
| 5.0–5.5 | 50–100 | Степен изолације 7 + | 3,000–6,000 | 0.30–0.60 |
| 4.5–5.0 | <50 | Степен изолације 7 + | 3,000–5,000 | 0.50–1.00 |
| <4.5 | Било који | Процес редизајнирања | <2,000 | >1.00 |
Инжењеринг изван контроле пХ вредности
Дебљина зида обезбеђује додатак за ширење пукотина; зид од 2,0 мм са СЦЦ пукотинама при 0,1 мм на сат опстаје 20 сати након иницирања пукотине. Раствор амонијум нитрата треба неутралисати амонијум хидроксидом да би се одржао пХ изнад 6,0. пХ монитор са алармом на 5,8 и блокадом на 5,5 спречава рад у опсегу високог{7}}ризика. Грејач треба да се-ослободи напрезања након производње да би се смањио заостали напон затезања. Прсте завара треба полирати да би се смањила концентрација напрезања. Раствор треба филтрирати да би се уклониле честице које могу деловати као места иницијације СЦЦ.
Израда информативне спецификације
За грејач титанијумске цеви у снопу од 20% амонијум нитрата на 80 степени, одржавајте пХ изнад 6,0 за степен 2 или изнад 5,5 за степен 7. Инсталирајте континуирани пХ монитор са алармом постављеним на 5,8 и блокадом која искључује грејач ако пХ падне испод 5,5. Аутоматски додајте амонијум хидроксид да бисте одржали пХ. За нивое хлорида изнад 50 ппм, наведите титанијум степена 7. Током рада, проверавајте грејач на СЦЦ годишње користећи пенетрант боје на завареним и кривинама. Контролисањем пХ изнад критичног прага, инжењер смањује густину струје пасивације и спречава пуцање корозије под стресом.
