بالنسبة لملف تسخين التيتانيوم من الدرجة 12 في محلول ثنائي كبريتات الأمونيوم 20% عند 110 درجة، كيف يغير وقت التعرض المسبق في الهواء (ساعة واحدة مقابل . 24 ساعة) معدل إعادة التخميل بعد اضطراب الحمض؟
ترك رسالة
تستخدم محاليل ثنائي كبريتات الأمونيوم (NH4HSO4) بتركيز 20% ودرجة حرارة 110 في بعض العمليات الكيميائية وإزالة الكبريت من غاز المداخن. يتمتع التيتانيوم من الدرجة 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) بمقاومة أفضل للتآكل في تقليل الأحماض بسبب إضافة الموليبدينوم والنيكل مما يزيد من ثبات الفيلم السلبي. يكون الغشاء السلبي في الصف 12 مستقرًا في الظروف العادية، ولكن أثناء حدوث اضطراب حمضي عندما ينخفض الرقم الهيدروجيني المحلي من 4 إلى 1.5، قد ينهار الغشاء مؤقتًا. يعتمد معدل إعادة التنشيط، أي سرعة إعادة تكوين الفيلم السلبي بعد الاضطراب، على وقت التعرض المسبق للهواء قبل الاضطراب. يشكل وقت التعرض المسبق الممتد لمدة 24 ساعة أكسيدًا متكونًا بالهواء أكثر سمكًا وأكثر استقرارًا (3-5 نانومتر) مقارنة بالتعرض المسبق القصير لمدة ساعة واحدة (1-2 نانومتر). يسمح الأكسيد الأكثر سمكًا بإعادة التنشيط بشكل أسرع ويقلل من شحنة التآكل المدمجة أثناء الانزعاج بعامل ثلاثة.
آلية سماكة هواء التيتانيوم درجة 12-تكون أكسيد
ينمو الأكسيد الأصلي الموجود في التيتانيوم من الدرجة 12 عند درجة الحرارة المحيطة بشكل لوغاريتمي مع مرور الوقت في الهواء. يبلغ سمك الأكسيد بعد التعرض للهواء لمدة ساعة واحدة حوالي 1.5-2.0 نانومتر ويتكون من الموليبدينوم وأكاسيد النيكل (MoO₃، NiO) التي تعزز الاستقرار. يصل سمكها إلى 3.0-4.0 نانومتر بعد 24 ساعة. وبعد 7 أيام، يقترب السمك من 5-6 نانومتر. يذوب الأكسيد الرقيق الذي يتكون بعد ساعة واحدة من التعرض -بسهولة أثناء اضطراب الحمض، وبالتالي يعرض المعدن الأساسي للتآكل النشط لفترة أطول. يذوب الأكسيد الأكثر قوة قبل التعرض لمدة 24 ساعة جزئيًا فقط ولكنه يعطي سطحًا مقولبًا بعناصر صناعة السبائك المخصبة للسماح بالإصلاح السريع. وقت إعادة التنشيط هو الوقت الذي يستغرقه انخفاض كثافة تيار التآكل إلى أقل من 10 ميكرو أمبير/سم2 عند إزالة حالة الاضطراب.
معدلات إعادة التأثير الكمي بعد اضطراب الحمض
تم إجراء الاختبارات الخاضعة للرقابة في 20٪ NH₄HSO₄ عند 110 درجة (درجة الحموضة الطبيعية 4.0) مع اضطراب الحمض إلى درجة الحموضة 1.5 بإضافة حمض الكبريتيك لمدة ساعة واحدة وتليها العودة إلى درجة الحموضة 4.0. تبين أن سلوك إعادة التأثير يختلف باختلاف أوقات ما قبل التعرض. تبلغ سماكة الأكسيد 1.5-2.0 نانومتر مع التعرض المسبق للهواء لمدة ساعة واحدة. تبلغ نسبة التآكل أثناء الاضطراب 15-25 مللي متر مكعب/سم². تبلغ فترة إعادة التنشيط 5-12 دقيقة عندما يعود الرقم الهيدروجيني إلى 4.0، ويبلغ إجمالي فقدان المعدن لكل اضطراب 0.5-0.8 ميكرومتر. بعد 6 ساعات من التعرض المسبق، يبلغ سمك الأكسيد 2.5-3.0 نانومتر، وشحنة التآكل 10-15 ميكرومتر/سم2، ووقت إعادة التنشيط هو 3-6 دقائق وفقدان المعدن هو 0.3-0.5 ميكرومتر لكل اضطراب. مع التعرض المسبق لمدة 24 ساعة، يبلغ سمك الأكسيد 3.0-4.0 نانومتر، وشحنة التآكل 5-10 ميكرومتر/سم^2، ويتم تقليل وقت إعادة التعطيل إلى 2-4 دقائق ويتم تقليل فقد المعدن إلى 0.15-0.30 ميكرومتر لكل اضطراب. يؤدي التعرض المسبق لمدة 7 أيام إلى سمك أكسيد يبلغ 5-6 نانومتر، وانخفاض شحنة التآكل إلى 3-6 ميكرومتر/سم2، ووقت إعادة التنشيط من 1-2 دقيقة، وفقدان المعدن بمقدار 0.10-0.20 ميكرومتر فقط لكل اضطراب. على النقيض من ذلك، فإن السطح المخلل الطازج، مع تعرض قليل أو معدوم للهواء وسمك طبقة أكسيد أقل من 0.5 نانومتر، له شحنة تآكل تبلغ 30-50 ميكرومتر/سم2، وفترة إعادة تنشيط من 15-30 دقيقة وفقدان معدني قدره 1.0-1.5 ميكرومتر لكل اضطراب.
تأثير شدة الاضطراب وعدد الدورات على الضرر التراكمي
كلما طالت فترة التعرض المسبق-، زادت فائدة الاضطرابات الشديدة أو الطويلة الأمد. على سبيل المثال، يؤدي اضطراب الرقم الهيدروجيني 1.5 لمدة 0.5 ساعة إلى فقدان الأنبوب الذي تعرض لمدة ساعة واحدة -من 0.4 إلى 0.6 ميكرومتر من المعدن بينما يفقد الأنبوب الذي تعرض له قبل 24 ساعة - فقط 0.12 إلى 0.25 ميكرومتر. في اضطراب لمدة 2.0-ساعة عند درجة حموضة 1.5، تفقد العينة التي تم تعريضها لمدة 1-ساعة واحدة-0.8-1.2 ميكرومتر، بينما تفقد العينة التي تبلغ 24-ساعة 0.20-0.35 ميكرومتر. للحصول على ضبط أكثر شدة لدرجة الحموضة 1.2 لمدة 1.0 ساعة، تفقد العينة قبل التعرض لمدة 24 ساعة 0.30-0.50 ميكرومتر، ولا يزال أقل بكثير مما تفقده العينة لمدة ساعة واحدة في ظل ظروف أكثر اعتدالًا. في العديد من الحوادث المتعاقبة، يكون إجمالي الخسارة المعدنية هو مجموع الخسائر عمليًا. على سبيل المثال، فإن السخان الذي يتعرض لـ 50 اضطرابًا سنويًا لمدة ساعة واحدة عند درجة حموضة 1.5 سيفقد 25-40 ميكرومتر سنويًا مع تعرض مسبق لمدة ساعة واحدة، ولكن 7.5-15 ميكرومتر سنويًا مع تعرض مسبق لمدة 24 ساعة.
ما قبل-إدارة التسامح مع اضطراب حمض التعرض للسخانات من الدرجة 12
يقدم الجدول المصاحب توصيات بشأن الحد الأدنى لوقت التعرض -قبل بدء الخدمة كدالة لتردد الاضطراب المتوقع وعمر السخان المقصود في 20% NH4HSO4 عند 110 درجة.
الاضطرابات المتوقعة لكل سنةالحد الأدنى الموصى به قبل-وقت التعرض قبل الخدمة (ساعات) 24 عمر الخدمة المرغوب (بالسنوات) 1-5 10 الخسارة المعدنية المتوقعة لكل اضطراب (مم) 0.15-0.30 إجمالي فقدان المعدن على مدار العمر (مم) 0.015-0.030
5–20 5 48 ساعات 0.12–0.25 0.012–0.025
20-50 3 7 days 0.10-0.20 0.015-0.030 50-100 2 7 days plus controlled start-up 0.10-0.20 0.020-0.040 >100 1 لا يوصى بعملية إعادة التصميم-لا يوجد/AN/A
هندسة تتجاوز التحكم في-التعرض المسبق
تعتمد عملية إعادة التنشيط بشكل كبير على درجة التيتانيوم نفسها. يهدف الصف 12 إلى تقليل الحمض. سيكون لدى الدرجة الثانية خسارة معدنية أكثر بمقدار 5-10 مرات لكل اضطراب حتى مع التعرض قبل 24 ساعة-. سمك الجدار يعطي سماحًا للتآكل، جدار 2.0 مم مع 0.20 ميكرومتر لكل اضطراب يمكن أن يتحمل 10000 اضطراب، أكثر بكثير من تجربة العملية النموذجية. الجو قبل التعرض مهم؛ يؤدي التعرض المسبق عند 50 درجة في الهواء الجاف إلى زيادة سماكة الأكسيد بمعدل 2-3 مرات أسرع من 25 درجة. يؤدي التعرض المسبق - لبيئة غنية بالأكسجين - (O 2 النقي ) إلى زيادة سمك الأكسيد بمعدل أسرع 5 مرات. إذا كان السخان قيد الاستخدام بالفعل لتكوين فيلم سلبي، فإن وقت التعريض المسبق قبل الانزعاج الأول يكون أقل أهمية لأن الفيلم الذي تم تشكيله أثناء الخدمة يكون سميكًا بالفعل.
بناء مواصفات مستنيرة
بعد التثبيت وقبل التنشيط الأول، يجب تعريض ملف تسخين التيتانيوم من الدرجة 12 المستخدم في 20% ثنائي كبريتات الأمونيوم عند 110 درجة مع اضطرابات حمض محتملة -مسبقًا لمدة لا تقل عن 24 ساعة في هواء نظيف وجاف عند 20-30 درجة. للحصول على مزيد من الاضطرابات بما يزيد عن 20 مرة سنويًا، حدد فترة تعرض مسبقة-لمدة 7 أيام. بعد فترة -التعرض السابقة، قم بتشغيل المدفأة بقدرة 50% لمدة 4 ساعات في محلول pH 4.0 المعتاد لزيادة استقرار الفيلم قبل التشغيل الكامل للطاقة عند التشغيل. بالنسبة للسخانات الموجودة غير المكشوفة مسبقًا، قم بإجراء التخميل المتحكم فيه باستخدام 5% من حمض النيتريك المتداول عند درجة حرارة 50 لمدة ساعتين، ثم اشطفه وتعرضه للهواء لمدة 24 ساعة. يتيح المهندس وقتًا كافيًا للتعرض المسبق للهواء للسماح بإعادة التنشيط السريع أثناء ظروف الاضطراب الحمضي؛ وبالتالي تقليل فقدان المعدن التراكمي وإطالة عمر ملفات تسخين التيتانيوم من الدرجة 12 في خدمة ثنائي كبريتات الأمونيوم.
