%35 Metanol/Su Karışımını 65 Derecede Ön Isıtmak İçin Kullanılan Titanyum Daldırma Isıtıcıda, Neden %0,5 Sodyum Hidroksit İlavesi Korozyon Mekanizmasını Düzgün İncelmeden Çukurlaşmaya Kaydırır?

Derece 2 titanyum, 65 derecede %35 metanol/su kombinasyonunda 0,02-0,05 mm/yıl oranında eşit şekilde incelir. %0,5 sodyum hidroksit (NaOH) ilavesiyle pH 10-11'e yükseltilir. Bu yüksek pH'ta titanyum pasif filmi, çözünebilir titanatların gelişmesi nedeniyle metanolde daha az stabildir. Korozyon mekanizması tek tipten lokal oyuklaşmaya doğru değişir. Çukur derinlikleri 0,2 – 0,8 mm/yıldır; bu, düzgün inceltme işleminden 10 ila 20 kat daha hızlıdır. Bu değişiklik, metanol varlığında titanat iyonları (TiO 3 2-) oluşturmak için TiO2 çözünmesini destekleyen yüksek pH'a atfedilir.

pH'ın Neden Olduğu Tekdüze Korozyondan Çukur Korozyona Geçiş Mekanizması

Titanyum üzerindeki pasif film, nötr pH'ta (6-7) metanol/su karışımlarında stabildir. Film yavaş yavaş ve eşit bir şekilde çözülür. Yüksek pH'ta (10–11) hidroksil iyonları TiO2 ile reaksiyona girer: TiO2 + 2OH− → TiO3 2− + H2O Titanat iyonları metanol/su kombinasyonlarında çözünür ve bu da filmin incelmesine yol açar. Bununla birlikte, pasif filmin tanecik sınırları veya metallerarası parçacıklar gibi zayıf yerlerde parçalanması nedeniyle saldırı tekdüze değildir. Çukur başladıktan sonra çukurdaki yüksek pH korunur ve çukur hızla büyür.

NaOH Konsantrasyonuna Karşı Kantitatif Korozyon Hızı ve Mekanizması

Farklı konsantrasyonlarda NaOH ile %35 metanol/su içerisinde 65 derecede 500 saatlik bir süre boyunca Grade 2 titanyum için kontrollü test aşağıdakileri göstermiştir. %0 NaOH'da (pH 6–7) korozyon hızı 0,02–0,05 mm/yıl, mekanizma tekdüze ve çukurlaşma yoğunluğu 0 çukur/cm 2 . %0,1 NaOH'da (pH 9) oran 0,03–0,06 mm/yıldır, mekanizma karışıktır ve çukurlaşma yoğunluğu 1–5 çukur/cm2'dir. Oran, %0,3 NaOH'de (pH 10) 0,05–0,12 mm/yıldır, mekanizma karışıktır ve çukurlaşma yoğunluğu 5 ila 20 çukur/cm2'dir. Kritik eşik, 0,10–0,25 mm/yıl oranında %0,5 NaOH'de (pH 11), bir mekanizma olarak çukurlaşma ve 20–80 çukur/cm² çukurlaşma yoğunluğunda bulunur. %1,0 NaOH'da (pH 12) oran 0,20 ila 0,50 mm/yıldır, mekanizma şiddetli çukurlaşmadır ve çukurlaşma yoğunluğu 50 ila 150 çukur/cm²'dir.

Metanol Konsantrasyonunun pH Değişimine Etkisi

Metanol miktarına bağlı olarak çeşitli pH değerlerinde üniformdan oyuklaşmaya geçiş gözlendi. %0,5 NaOH (pH 11) içeren saf suda (%0 metanol) mekanizma, çukurlaşma olmadan yılda 0,08-0,15 mm korozyon oranıyla tekdüzedir. %0,5 NaOH ile %20 metanolde mekanizma birleştirilir ve çukurlaşma yoğunluğu 5-15 çukur/cm2'dir. Mekanizma %0,5 NaOH ile %35 metanolde çukurlaşmadır ve yoğunluk 20-80 çukur/cm2'dir. %0,5 NaOH içeren %50 metanolde mekanizma 30-100 çukur/cm² yoğunlukta çukurlaşmadır. Mekanizma, %0,5 NaOH ile %70 metanolde 50'den fazla çukur/cm² ile şiddetli çukurlaşmadır. Daha yüksek metanol içeriği, belirli bir pH'ta daha fazla çukurlaşmaya yol açar.

Metanol/Su Isıtıcıları pH Kontrolü

Aşağıdaki tablo, 65 derecede %35 metanol/su içindeki 2. ve 7. Sınıf titanyum ısıtıcılar için tutarlı korozyonu korumak üzere maksimum pH'a ilişkin yönergeleri içerir.

İstenen Mekanizma Derece 2 için Maksimum pH Derece 7 için Maksimum pH Önerilen NaOH Konsantrasyonu (%) Beklenen Korozyon Oranı (mm/yıl)
Üniforma<8 <9 <0.05 <0.05
Üniforma (kabul edilebilir) 8 - 9 9 - 10 0.05 - 0.1 0.03 - 0.06
Karışık (marjinal) 9–10 10–11 0.1–0.3 0.05–0,12
Avoid pitting >10 >11 >0.3 >0.12
pH'ın Ötesinde Mühendislik

Titanyumun derecesi geçiş pH'ını etkiler. Derece 7 (paladyum-stabilize edilmiş), tek biçimliden çukurlaşmaya geçişi pH 10-11'e taşır ve %35 metanolde %0,5 NaOH'de (pH 11) güvenli çalışmaya izin verir. 12. Sınıfta bir miktar iyileşme vardır. Duvar kalınlığı çukura nüfuz etmeye izin verir. Yılda 0,2 mm çukurlaşmaya sahip 2,0 mm'lik bir duvar 10 yıl dayanacaktır. Metanol/su karışımına su eklenerek çukurlaşma riski azaltılır; %50 suda (%50 metanol) geçiş pH'ı 10,5'tir. Çözeltideki klorürlerin varlığı geçiş pH'ını 1-2 birim azaltır.

Bir Şartnamenin Bilgilendirilmesi

65 derecede %35 metanol/su içindeki titanyum daldırma ısıtıcı, Sınıf 2 için %0,1'in üzerinde veya Sınıf 7 için %0,3'ün üzerinde NaOH eklemeyin. pH'ın proses nedenlerinden dolayı alkali olması isteniyorsa, Sınıf 7 titanyum kullanın ve pH'ı 11'in altında tutun. %0,5 NaOH'a maruz kalan mevcut ısıtıcılar, boya penetrantıyla çukurlaşma açısından kontrol edilmelidir. Çukurlaşma bulunursa ısıtıcıyı değiştirin ve pH'ı düşürün. Çalışma sırasında pH'ı haftalık olarak test edin ve pH > 9 (Sınıf 2) veya > 10 (Sınıf 7) ise pH'ı azaltmak için asetik asit uygulayın. Mühendis, metanol/su karışımında tekdüze incelmeden hızlı çukurlaşmaya geçişi önlemek için pH'ı anahtar geçiş seviyesinin altında kontrol eder.