Hidroklorik Asit Buharlarıyla Çalışan Atık Yakma Fırını Islak Yıkayıcılarda Hangi Titanyum Alaşımı (Ti-0.15Pd ve Ti-0.3Mo-0.8Ni) Üstün Çatlak Korozyonu Direnci Sağlar?

Atık yakma fırını ıslak yıkayıcıları,-yüksek sıcaklıktaki yanma gazları ile aşındırıcı sıvı emme sistemleri arasındaki arayüzde bulunur. Klorlu plastiklerin ve diğer atıkların yakılmasından kaynaklanan hidroklorik asit buharları, 60-80oC'de %5-%15 HCl'lik bir temizleme sıvısına yoğunlaştırılır. Titanyum alaşımları genellikle püskürtme başlıkları, buğu gidericiler ve yeniden ısıtma tüpleri gibi yıkayıcı iç kısımları için seçilir. En yaygın arıza türü, boru-boru levhası bağlantı noktalarında, contaların altında ve katı birikintilerin altında çatlak korozyonudur. Bu hizmet için yarışan iki titanyum alaşımı vardır; Grade 7 (Ti-0.15Pd) ve Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) ve çatlak korozyonuna karşı farklı direnç yöntemleri sunarlar. Bu makale, alaşımların hidroklorik asit temizleyici koşullarındaki performansını değerlendirmekte ve hangi alaşımın çatlak saldırısına karşı daha iyi koruma sağladığını belirlemektedir.

HCl Yıkayıcılarda Aralık Korozyon Mekanizması
Bir aralıkta (genellikle bir titanyum tüp ile bir PTFE conta arasında veya bir tüp ile haddelenmiş bir tüp tabakası arasında 0,1-0,5 mm'lik bir boşluk) kimya, toplu temizleme sıvısından çok farklıdır. Katodik işlemler aralıktaki oksijeni hızla tüketir. Oksijenin yokluğunda titanyum anodik olarak çözünerek Ti³⁺ ve Ti⁴⁺ iyonlarının oluşmasıyla oluşur ve bu iyonlar HCl'ye hidrolize olarak aralık pH'ını sürekli düşürür. %10 HC1 içeren bir yığın temizleyicide, yaklaşık 0,5 pH'ta pH, 0'ın altında olabilir. Yüksek klorür içeriği, düşük pH ve sınırlı kütle aktarımının birleşimi, başladıktan sonra hızlı çatlak korozyonuna yol açan otokatalitik bir ortamla sonuçlanır.

Bir alaşımın bu saldırıya karşı direnci, kritik çatlak sıcaklığı (CCT) ve kritik çatlak potansiyeli (CCP) ile tanımlanır. CCT, standart bir aralık düzeneğinin (ASTM G78) belirgin bir aralık saldırısı olmadan 72 saat boyunca suya daldırılabileceği maksimum sıcaklıktır. CCP, belirli bir sıcaklıkta ve klorür konsantrasyonunda, ötesinde hiçbir çatlak başlangıcının meydana gelmediği eşiktir.

Derece 7: Paladyum Stabilize Pasivasyon
7. derece titanyum, hidrojen oluşumu ve oksijen indirgenmesi için mükemmel bir katodik bölge olan soy bir metal olan %0,12-0,25 paladyum içerir. Oksijenden- yoksun aralık ortamında paladyum, hidrojen iyonlarının (2H+ + 2e- → H2) indirgenmesini titanyumun kendisinden daha düşük bir aşırı potansiyelde katalize eder. Bu katodik reaksiyon, çatlak potansiyelini asil yönde ayarlar ve dolayısıyla pasif filmin düşük pH'ta, oksijenin yetersiz olduğu koşullar altında bile sürdürülmesine yardımcı olur.

Derece 7, 70 derece C'de yaklaşık 65 derece C'de %10 HCl'de bir CCT'ye sahiptir -, yani yarık saldırısı standart test koşulları altında 65 derece C'nin altında başlamaz. Çatlak saldırısı 75 derecede 100-200 saattir. Derece 7, 60-70 derecede çalışan bir yıkayıcı için CCT değerinde veya biraz altındadır ve küçük ama işlevsel bir güvenlik marjı sağlar.

12. Sınıf: Mo-Ni Power-Up
12. sınıf titanyumda %0,2-0,4 molibden ve %0,6-0,9 nikel bulunur. Katodik süreci değiştiren paladyumun aksine molibden, pasif filmde, klorür iyonunun nüfuzunu engelleyen ve anodik çözünme hızını azaltan molibdat türleri (MoO₄²⁻) olarak zenginleştirilmiştir. Nikel, asitleri azaltmada pasif filmin stabilitesini arttırır ve filmde mekanik hasar meydana geldikten sonra yeniden pasivasyona yardımcı olur. Bu kombinasyon, agresif aralık kimyalarında bile bozulmaya karşı dirençli, daha esnek bir pasif film ile sonuçlanır.

Derece 12, 70 derecede %10 HCl'de yaklaşık 80 derecelik bir CCT'ye sahiptir; bu, Derece 7'den çok daha yüksektir. Derece 12, 85 derecede 500 saat sonra hafif çatlak saldırısı gösterir. Artan performans, molibden-nikel ilavesinin, asil metal katalizinden ziyade pasif filmin içsel stabilitesinde bir artışa yol açması gerçeğine atfedilir; bu, hidrojen oluşumu baskın katodik reaksiyon olduğunda engellenebilmektedir.

Yakma Fırını Yıkayıcı Performans Karşılaştırması
%8-12 HCl ile 65-70 derecede çalışan atık yakma fırını temizleyicilerinden elde edilen veriler, iki alaşım arasında açık farklar gösterdi. 5 yıllık hizmetten sonra çıkarılan 7. derece borular, haddelenmiş boru bağlantılarında ve contaların altında sığ çatlak saldırısı (0,1-0,3 mm derinlik) göstermektedir. 7. Derece kurulumlardan bazıları, 7-8 yıllarında yarık delinmesiyle karşılaşmıştır. Aynı koşullar altında, 12. Sınıf tüpler, 5 yıl sonra önemli bir çatlak saldırısı göstermez ve 8-10 yıl sonra yalnızca minimum yüzey aşınması (0,05 mm) gösterir.

Derece 12'nin avantajı özellikle sıcaklık problemi olan yıkayıcılarda belirgindir. 75-80 derece uzun süre maruz kalma, aylar içinde 0,5 mm derinliğe kadar büyüyebilen Derece 7 yarıklarda saldırıya neden olur. Sınıf 12 bu sıcaklıklarda nispeten etkilenmez.

Yakma Fırını Yıkayıcı Titanyum Alaşımlı Uygulama Matrisi
Temizleyici Çalışma Durumu HCl Konsantrasyonu (Önerilen Alaşım Sıcaklık Aralığı Beklenen Aralık-Serbest Ömür
Ardışık çalışma, sabit sıcaklık %5-10 55-65 derece Derece 7 5-7 yıl
Sürekli çalışma, tutarlı sıcaklık %10-15 55-65 derece Derece 12 8-10 yıl
Değişken çalışma Sıcaklığı 75 dereceye kadar düşer %5 ila %10 60 ila 75 derece Derece 12 6 ila 8 yıl
Yüksek klor atığı, sıklıkla geziler %10-15 65-80 derece 12. Sınıf (min) 5-7 yıl
Ağır katı birikintilerin mevcut olduğu tüm servisler Her türlü 12. Derece Birikintiler çatlak riskini artırır; 12. Sınıfı tercih ederim
Yeni yapı, 10 yıllık tasarım ömrü %5-15 60-70 derece Derece 12 10+ yıl
Yakma Fırını Yıkayıcı Spesifikasyonuna İlişkin Sonuç
Hidroklorik asit buharlarının 60-80 derecede olmasının beklendiği atık yakma fırını ıslak gaz yıkayıcılarında, çatlak korozyonu direnci açısından Derece 12 titanyum (Ti-0,3Mo-0,8Ni), Derece 7'ye (Ti-0,15Pd) tercih edilir. Molibden{34}}nikel ilavesinden kaynaklanan anodik engelleme, pasif filmin stabilitesini artırır ve Derece 7'den yaklaşık 15 derece daha yüksek bir kritik aralık sıcaklığıyla sonuçlanır. Tipik temizleme hizmeti, %10 HCl ile 65-70 derecedir. 12. Sınıf 8-10 yıl aralıksız hizmet verecek, 7. Sınıf ise 5-7 yıl sonra atak göstermeye başlayacak. Sınıf 12: 10 yıl ömür gerektiren yeni kurulumlar veya değiştirmeler için tercih edilen alaşımdır, ancak maliyeti biraz daha fazladır (7. Sınıftan yaklaşık %15-20 daha fazla). Derece 7, daha düşük sıcaklıktaki yıkayıcılar (55-65 derece) için veya başlangıç ​​sermaye maliyeti ana sınırlama ise hala uygundur, ancak yıkayıcı sıcaklığının 65 dereceden büyük olabildiği veya klorür içeriğinin %10'u aştığı durumlarda Derece 12 belirtilmelidir. Satın aldığınızda, borudan boruya bağlantılardaki çatlakları ortadan kaldırmak ve servis ömrünü uzatmaya yardımcı olmak için yüzeyleri asitlenmiş ve kaynaklı (haddelenmemiş) borudan boruya bağlantı noktalarına sahip ASTM B338 Sınıf 12 boruları isteyin.