عند استخدام أنبوب تسخين كهربائي من التيتانيوم لغلي حمض الهيدروكلوريك بنسبة 20%، كيف يغير مستوى الأكسجين المذاب في الحمض درجة حرارة النقر الحرجة؟

تكون معظم المعادن عدوانية إلى حد ما عند غليان 20٪ من حمض الهيدروكلوريك عند درجة حرارة حوالي 105 درجة. لا يُنصح باستخدام التيتانيوم عادةً لاستخدام حمض الهيدروكلوريك بسبب التآكل النشط السريع. ومع ذلك، تتطلب التطبيقات الأخرى تعرضًا قصيرًا أو منظمًا مثل خطوط تخليل أجزاء التيتانيوم أو إجراءات كيميائية محددة. في ظل هذه الظروف المقيدة، يصبح تركيز الأكسجين المذاب في الحمض هو المعيار الرئيسي في تحديد ما إذا كان التيتانيوم يمكنه تحمل الخدمة حتى على المدى القصير. يعمل الأكسجين كمزيل الاستقطاب الكاثودي وينقل إمكانات سطح التيتانيوم إلى المنطقة السلبية. درجة حرارة التنقر الحرجة (CPT)-درجة الحرارة التي يبدأ فوقها التنقر المستقر-تزداد بشكل كبير مع تركيز الأكسجين المذاب. تمت مهاجمة التيتانيوم عند درجة حرارة الغرفة في حمض الهيدروكلوريك 20% منزوع الهواء. في 20% حمض الهيدروكلوريك عند 1 ضغط جوي جزئي من الأكسجين، يرتفع CPT إلى حوالي 80 درجة، ولا يزال أقل من درجة الغليان، ولكنه مرتفع بدرجة كافية لبعض الخدمات المحدودة في درجات الحرارة المنخفضة.

الأكسجين-آلية التخميل المعتمدة في حمض الهيدروكلوريك

يتطلب التيتانيوم جوًا مؤكسدًا للحفاظ على طبقة TiO2 السلبية. حمض الهيدروكلوريك هو عامل اختزال، وأيونات الكلوريد تهاجم بقوة أي عيوب أكسيد. يوفر الأكسجين الموجود في المحلول الموجود في الحمض إمكانية الأكسدة اللازمة لترميم الفيلم. يحدث اختزال الأكسجين على سطح التيتانيوم: O 2 + 4H + + 4e - → 2H 2 O. يزيد هذا التفاعل الكاثودي من جهد السطح وبالتالي يمنع انحلال التيتانيوم. إذا تم تخفيض تركيز الأكسجين المذاب إلى قيمة حرجة، فإن التيار الكاثودي بسبب انخفاض الأكسجين لا يمكن أن يعوض التيار الأنودي بسبب ذوبان التيتانيوم. تنخفض إمكانات السطح إلى المنطقة النشطة ويبدأ التآكل أو التنقر المنتظم. درجة حرارة التنقر الحرجة هي درجة الحرارة التي يكون فيها معدل تفكك الغشاء السلبي أكبر من معدل إعادة التنشيط بمساعدة الأكسجين عند تركيز معين للأكسجين.

التغير الكمي لدرجة حرارة التنقر الحرجة مع الأكسجين المذاب

إن قيم CPT للتيتانيوم من الدرجة الثانية في 20% من حمض الهيدروكلوريك عند الضغط الجوي مذكورة أدناه من الاختبارات الخاضعة للرقابة:

الأكسجين المذاب < 0.5 جزء في المليون (منزوع الهواء، N2-مطهر) CPT < 25 درجة. التيتانيوم في درجة حرارة الغرفة - تآكل شديد. معدل التآكل 2-5 ملم/سنة. لا ينصح بأي خدمة ساخنة.

الأكسجين المذاب عند 2-5 جزء في المليون (الهواء المشبع عند 1 ضغط جوي، وعاء مفتوح نموذجي): CPT 45-50 درجة . السلوك السلبي أقل من 45 درجة، معدل التآكل<0.1 mm/year. Pitting starts within hours at temperatures above 50 °C. Attack is quick and devastating at boiling (105°C).

CPT 60-65 درجة). الأكسجين المذاب عند 10-15 جزء في المليون (مزود بالأكسجين عند 1 ATM). مقبول عند 60 درجة ولكن ليس عند درجة حرارة الغليان. عمق التنقر 0.5 ملم بعد 100 ساعة عند 65 درجة.

الأكسجين المذاب 30-40 جزء في المليون (الأكسجين 3 ضغط جزئي، نظام مضغوط). سي بي تي 75-80 درجة. عند 75 درجة يظل السطح سلبيًا . 20% حمض الهيدروكلوريك عند 105 درجة مئوية (1 atm) ولا يزال أقل من درجة الغليان

Dissolved oxygen >50 جزء في المليون (الأكسجين النقي أقل من 5 أجهزة الصراف الآلي، معدات محددة): CPT 85-90 درجة. لا يصل إلى درجة الغليان عند الضغط الجوي بل يقترب منه. يتطلب نظامًا مضغوطًا للحفاظ على DO.

الآثار العملية للخدمة في غلي حمض الهيدروكلوريك 20%

درجة حرارة غليان 20% حمض الهيدروكلوريك عند الضغط الجوي هي 105 درجة. لا يمكن لأي كمية من الأكسجين المذاب عند ضغط جزئي قدره 1 atm أن ترفع CPT إلى 105 درجة . 65 درجة وهي أعلى درجة CPT ممكنة مع حمض الأكسجين المشبع - عند 1 atm. لذلك، بغض النظر عن توفير الأكسجين، فإن استخدام التيتانيوم من الدرجة الثانية لغلي حمض الهيدروكلوريك بنسبة 20% غير مناسب بالأساس. تتطلب ضغوط الأكسجين الجزئي التي تزيد عن 1 atm وعاء مضغوط يتعارض مع حالة الغليان. 1. غليان 20% حمض الهيدروكلوريك: التنتالوم أو الزركونيوم أو بعض الحديد الزهر عالي السيليكون.

التحكم في الأكسجين المذاب لخدمة حمض الهيدروكلوريك في درجة حرارة منخفضة

يشار إلى التيتانيوم من الدرجة الثانية مع التحكم في الأكسجين في الجدول التالي لخدمة حمض الهيدروكلوريك أسفل CPT.

تركيز حمض الهيدروكلوريك ودرجة حرارة التشغيل الحد الأدنى المطلوب للأكسجين المذاب الحد الأقصى المسموح به لتركيز الكلوريد استراتيجية التشغيل الموصى بها
3 جزء في المليون (تشبع الهواء) 40 درجة 10% حمض الهيدروكلوريك 20% وعاء مفتوح قياسي. لا حاجة إلى توفير أكسجين محدد.
8 جزء في المليون (رش الهواء المستمر) 20% 15% حمض الهيدروكلوريك 50 درجة ضع جهاز رش الهواء بالقرب من المدفأة. القيام بالفحوصات الأسبوعية
20% حمض الهيدروكلوريك عند 60 درجة 15 جزء في المليون (يتطلب رشًا بالأكسجين) 20% استخدم رش الأكسجين النقي. قم بضغط الوعاء حتى 2 ضغط جوي لإجراء الصيانة الموصى بها: التيتانيوم من الدرجة 7.
20% حمض الهيدروكلوريك، 70 درجة مئوية. غير ممكن عند ضغط جوي واحد 20% درجة 2 غير مناسبة. استخدم 3 أجهزة جوفية من الأكسجين في الصف السابع.
Chlorides >25% Any concentration at >25°CNo benefit >25% تيتانيوم لا ينصح به بغض النظر عن الأكسجين.
بدائل لغليان هندسة خدمة حمض الهيدروكلوريك

If you need to boil 20% HCl, use tantalum or zirconium heaters instead of titanium. Tantalum is passive even in deaerated acid and has a CPT >150 درجة في 20% حمض الهيدروكلوريك. الزركونيوم مقاوم جدًا لغليان حمض الهيدروكلوريك بجميع تركيزاته. إذا كان التيتانيوم مطلوبًا لأسباب مالية، فقم بتشغيل العملية في درجة حرارة أقل من 50 درجة مع استمرار توفير الأكسجين وقبول عمر السخان المقيد لمدة 6-12 شهرًا. يعطي التيتانيوم من الدرجة 7 (البلاديوم المستقر) زيادة بمقدار 10-15 درجة في CPT مقارنة بالصف 2 في ظل نفس ظروف الأكسجين ويمتد نطاق درجة الحرارة القابلة للاستخدام إلى حوالي 75 درجة مع توفير الأكسجين.

صنع مواصفات مستنيرة<

إذا كنت تفكر في استخدام أنبوب تسخين كهربائي من التيتانيوم لأي خدمة تتعلق بحمض الهيدروكلوريك، فإن أول ما عليك فعله هو تحديد أو تحديد مستوى الأكسجين المذاب للحمض. لاحظ أنه من غير المرجح أن يوفر التيتانيوم فترة خدمة مرضية للتطبيقات التي تزيد عن 60 درجة ما لم يتم ضغط النظام لزيادة قابلية ذوبان الأكسجين . 20% حمض الهيدروكلوريك، الضغط المحيط، الغليان لا تحدد التيتانيوم. بدلاً من ذلك، اطلب عروض الأسعار على سخانات التنتالوم أو الزركونيوم. إذا كانت العملية تتضمن فقط غليانًا متقطعًا (مثل دورات التنظيف)، فكر في استخدام سخان قابل للإزالة يمكن إخراجه من الحمض أثناء فترات الغليان. المهندس، من خلال وجود العلاقة الأساسية بين الأكسجين المذاب ودرجة الحرارة الحرجة، يتجنب المأزق المعتاد المتمثل في الاعتقاد بأن مقاومة التآكل العامة للتيتانيوم تنطبق على حمض الهيدروكلوريك الساخن والمركز.