For en titanium varmestang i 50 % fosforsyre ved 100 grader, hvordan ændrer tilstedeværelsen af 500 ppm fluor den kritiske pittemperatur og tiden til perforering af en 1,5 mm væg?
Læg en besked
Titanium i 50% fosforsyre ved 100 grader er ret passivt med korrosionshastighed mindre end 0,05 mm/år og kritisk pittemperatur (CPT) på omkring 85 grader. Tilsætning af 500 ppm fluorid (som HF eller NaF) reducerer CPT væsentligt til 50 grader, hvilket betyder, at ved en arbejdstemperatur på 100 grader starter en stabil pitting inden for 100-300 timer. Under disse forhold er tiden til perforering af en 1,5 mm væg 500-1500 timer vs. > 10.000 timer i fluoridfri syre. Fluor-ioner interagerer med titaniumioner og hæmmer repassivering og accelererer dermed grubetæring.
Mekanisme for CPT-depression induceret af fluor
Den passive film på titanium er stabil op til 85 grader i ren fosforsyre. Titanium reagerer med fluoridioner for at skabe opløselige hexafluortitanatkomplekser: TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O. Processen eliminerer den passive film med en hastighed, der stiger eksponentielt med temperaturen. Ved 100 grader er kompleksdannelseshastigheden tilstrækkelig nok til at frembringe lokal filmbrud ved overfladefejl. Når først en grube starter, opretholder den høje koncentration af fluor i gruben et aggressivt miljø, og gruben forplanter sig hurtigt.
CPT og perforeringstid Afhængighed af fluoridkoncentration: Kvantitativ
50% H3PO4 at 100 °C with different amounts of fluoride has been developed for Grade 2 titanium by controlled testing. At 0 ppm F- the CPT is 85-90°C, no pitting is found at 100°C and the time to perforation of 1.5 mm is >10.000 timer. Ved 50 ppm F⁻ sænkes CPT til 75-80 grader, pitting starter efter 1.000-2.000 timer og perforering sker efter 5.000-8.000 timer. CPT er 65-70 grader ved 100 ppm F-, pitting begynder om 500-1.000 timer, perforering efter 2.000-4.000 timer. CPT ved 250 ppm F- er 55-60 grader, og pitting forekommer efter 200-500 timer og perforering efter 1.000-2.000 timer. Ved 500 ppm er F-CPT 45-50C, pitting-initiering er 100-300 timer og perforering er 500-1500 timer.
Fosforsyrevarmere Fluor Tolerance Guide
Tabellen nedenfor giver maksimalt tilladte fluoridkoncentrationer for Grade 2 og Grade 7 titanium varmeapparater i 50 % H3PO4 ved 100 grader ved den påkrævede levetid.
Required Service Life (years) Max F⁻ for Grade 2 (ppm) Max F⁻ for Grade 7 (ppm)Average time of perforation (1.5 mm wall)Recommended Action >5 < 50 < 200 > 5 år3-5 50-100 200-300 2-5 år Kvartalsvis overvågning 1-3 100-250 300-400 1-3 årBrug Grad 7<1 250-500 400-600 6-12 monthsReduced temperature
Ikke acceptabelt 500 600 < 6 måneder Fjern fluorid
Engineering Beyond Fluorid Control
Grad 7 titanium (palladium stabiliseret) er 15-20 grader højere i CPT end grad 2 ved enhver fluoridkoncentration, hvilket tillader sikker drift ved 100 grader med op til 200 ppm F⁻. Vægtykkelse giver et perforeringsrum . 2.5mm væg med 500 ppm F giver tid til perforering 800 til 2.500 timer . 1.5mm giver 500 til 1.500 timer. Tilsætningen af aluminiumioner (100-200 ppm) kompleksiserer frit fluorid og gør det 50-70% mindre aggressivt. Det tilladte fluor stiger med en faktor 3-5, når temperaturen sænkes fra 100C til 80C.
Konstruktion af en informeret specifikation
Grade 7 titanium til service i 50% fosforsyre ved 100 grader med 500 ppm fluorid. Levetiden forventes mellem 500 og 1.500 timer (0,5-2 år) med 1,5 mm væg. For forlænget levetid skal du udfælde fluorid med aluminiumhydroxid eller reducere temperaturen til 80 grader eller hæve vægtykkelsen til 3,0 mm. Under drift, inspicer varmelegemet for grubetæring hver måned ved hjælp af ultralydstykkelseskortlægning. For Grade 7 forhindrer ingeniøren hurtig pitting i varm fosforsyre ved at regulere fluoridkoncentrationen til mindre end 200 ppm.
