عند استخدام سخان غمد التيتانيوم من الدرجة 7 للحفاظ على 95 درجة في محلول نترات الأمونيوم 40% لإنتاج الأسمدة، كيف يمكن لاختزال أيون النترات عند الجهد الكاثودي البالغ -0.8 فولت مقابل Ag/AgCl تغيير درجة الحموضة السطحية من 7 إلى 10 وتعزيز تكوين طبقة تيتانات واقية؟

اختزال أيونات النترات NO₃⁻ + H₂O + 2e⁻ → NO₂⁻ + 2OH⁻ عند 95 درجة في 40% نترات الأمونيوم تحت الحماية الكاثودية عند −0.8 فولت مقابل Ag/AgCl يزداد الرقم الهيدروجيني المحلي على سطح التيتانيوم من 7 إلى 10-11 . عند هذا الرقم الهيدروجيني العالي، يخلق التيتانيوم طبقة واقية من الصوديوم تيتانات (Na₂TiO₃) أو تيتانات الأمونيوم. يتم تقليل معدل التآكل من 0.10 ملم سنويًا (غير محمي) إلى 0.01-0.03 ملم سنويًا (محمي). طبقة التيتانات مستقرة وملتصقة جدًا.

آلية التخميل من خلال الحماية الكاثودية

Cathodic current converts nitrate to nitrite and hydroxide. The hydroxide ions raise the ph. Titanium is passive at pH >9. تتكون طبقة التيتانات من تفاعل TiO2 مع القلويات. وهي عبارة عن طلاء بسمك 1-5 ميكرومتر يمنع المزيد من الصدأ.

معدل التآكل الكمي مقابل الإمكانات الكاثودية

الجهد الكاثودي (V مقابل Ag/AgCl) معدل تآكل درجة الحموضة السطحية (مم/سنة) سمك طبقة تيتانات (ميكرونات)
0 (غير محمي) 7 0.08-0.15 0 -0.6 8-9 0.04-0.08 0.5-1
-0.7 9-10 0.02-0.05 1-2
-0.8 10-11 0.01-0.03 2-4
-0.9 11-12 0.005-0.015 3-5
الحماية الكاثودية (CP) بالتفصيل

معدل التآكل المرغوب (مم/ سنة) الحد الأدنى للجهد الكاثودي (V مقابل Ag/AgCl) العمر المتوقع (جدار 1.5 مم)<0.08 -0.6 15-30 years <0.05 -0.7 30-50 years <0.03 -0.8 50-100 years
المواصفات المستنيرة

بالنسبة لسخان التيتانيوم الموجود في نترات الأمونيوم عند 95 درجة، يتم تطبيق الحماية الكاثودية عند -0.8 فولت مقابل Ag/AgCl لرفع درجة الحموضة السطحية وتشكيل طبقة تيتانات واقية. يتحكم المهندس في إمكانية تقليل التآكل.