For en titaniumvarmestang nedsænket i en 0,5 % flussyreopløsning med 2 % salpetersyre ved 40 grader, hvordan ændrer forholdet mellem HNO₃ og HF (2:1 vs. 5:1) korrosionsmorfologien fra grubetæring til ensartet udtynding?

Forholdet mellem HNO3 og HF i blandingen af ​​flussyre (HF) og salpetersyre (HNO3) styrer korrosionsmorfologien. Ved et lavt forhold på 2:1 (f.eks. . 0.5% HF + 1% HNO3) dominerer pitting på grund af ufuldstændig passivering. Ved et højt forhold (5:1, f.eks. 0,5 % HF + 2.5 % HNO3) dominerer ensartet udtynding, fordi den oxiderende nitratbelægning udelukker lokal nedbrydning. Denne overgang sker, fordi salpetersyre oxiderer titaniumoverfladen og fremmer passivering, mens flussyre opløser den passive film.

Morfologisk overgangsmekanisme med syreforhold

Salpetersyre er et oxidationsmiddel, og det danner en beskyttende belægning af TiO₂ på titanium. Flussyre opløser TiO2 til opløseligt TiF6^2- . Ved høje koncentrationer af HNO3 i forhold til HF overgår filmdannelseshastigheden filmnedbrydningshastigheden, og der opnås en stabil passiv film. Filmen er ensartet og korrosion er ensartet. Ved moderat høje HF-koncentrationer fjernes belægningen kontinuerligt på sårbare områder, hvilket resulterer i lokaliseret angreb og gruber.

Kvantitativ korrosionsmorfologi HNO3/HF-forhold

Resultaterne af kontrollerede tests med grad 2 titanium i blandinger af 0,5 % HF og varierende HNO 3 ved 40 grader i 500 timer er som tabel nedenfor. Ved HNO₃/HF-forholdet 1:1 (0,5 % HNO₃) er korrosionshastigheden 0,8-1,5 mm/år, morfologien er kraftige gruber og grubetætheden er 100-300 pits/cm². Det er 0,5-1,0 mm/år ved 2:1 (1,0 % HNO3), grubetæring, 50-150 pits/cm2. 3.1 (1,5 % HNO3) 0,3-0,6 mm/år blandet 10-50 pits/cm2. morfologien er ensartet udtynding og tætheden er 5-20 pits/cm². Morfologien er homogen ved 5:1 (2,5 % HNO₃) med en hastighed på 0,15-0,30 mm pr. år og tæthed < 5 pits pr. cm². 10:1 (5,0% HNO3) tempoet er 0,10-0,20 mm/år, morfologien/densiteten er ensartet 0 pits.

Effekt af temperatur på det nødvendige forhold mellem HNO3/HF for ensartet korrosion

Med temperaturen øges det minimale HNO 3 /HF-forhold for ensartet korrosion. Forholdet er 3:1 ved 25 grader, og det foreslåede forhold er 4:1. Forholdet ved 40 grader C er 4:1 og det foreslåede er 5:1. Forholdet ved 50 grader er 5:1 og det foreslåede forhold er 6:1. Ved 60 grader er forholdet 6:1 og det anbefalede forhold er 8:1. Forholdet er 8 : 1 ved 70 grader og det anbefalede er 10 : 1. Højere temperaturer accelererer HF-angreb og kræver mere HNO 3 for at opretholde passivitet.
**Guide til kontrol af syreforhold i HF/HNO₃ bejdsebade

Nedenfor er en tabel med anbefalinger for HNO₃/HF-forholdet for Grade 2 og Grade 7 titanium-varmere i HF/HNO₃-blandinger ved 40 grader.

Anbefalet HNO₃/HF-forhold for ønsket morfologi Grad 2 Korrosionshastighed (mm/år) Korrosionshastighed (mm/år) Grad 7 Risiko for grubetæring
Pitting (avoid) High >3:1 >0.5 >0.3
Blandet 3–4:1 0.3–0.6 0.2–0,4 Moderat
Acceptabel uniform 4-5:1 0.2-0.4 0.12-0.25 Lav
Uniform (ideel) 5–6:1 0.15–0.30 0.10–0,20 Meget lav
Uniform (conservative) >6:1 <0.15 <0.10 None Engineering Beyond Acid Ratio Control

Titaniumkvaliteten har en betydelig effekt på det nødvendige forhold. Grad 7 (palladium-stabiliseret) viser ensartet korrosion ved et lavere HNO₃/HF-forhold (3:1 sammenlignet med 4:1 for grad 2) og korrosionshastigheder 30-50% lavere. Vægtykkelse er korrosionsgodtgørelse; 2,0 mm væg (0,20 mm/år ensartet korrosion) har 10 år. Daglig analyse af bejdsebadet for HF- og HNO3-koncentrationer. Hvis forholdet er mindre end 4:1, tilsæt HNO 3 . Temperaturen skal holdes inden for ±2 grader. Badet skal omrøres for at holde sammensætningen ensartet.

At skrive en smart specifikation

Titanium varmestav i 0,5 % HF + 2 % HNO3 opløsning ved 40 grader (HNO3/HF forhold 4:1) har en korrosionshastighed på 0,2-0,4 mm om året med blandet morfologi. Hvis koncentrationen af ​​HNO3 øges til 2,5% (forhold 5:1), kan hastigheden sænkes til 0,15-0,30 mm/år for ensartet udtynding. For grad 7 titanium giver det samme forhold (5 til 1) 0,10 til 0,20 mm om året. Tjek syreforholdet regelmæssigt, og tilsæt HNO₃ efter behov. Når forholdet mellem HNO3 og HF er større end 4:1, kan ingeniøren ændre korrosionsmorfologien fra grubetæring til ensartet udtynding og derfor forudsige varmeapparatets levetid.