Hvordan katalyserer det reducerende sukkerindhold (0,1 % i forhold til . 1%) kompleksdannelsen af titaniumioner og fremskynder generel korrosion i en elektrisk varmeovn af titan, der bruges til at opretholde 110 grader i en 60 % sorbitolopløsning?
Læg en besked
Sorbitolopløsninger i en koncentration på 60 % og en temperatur på 110 grader anvendes som fugtighedsbevarende midler og sødemidler i farmaceutiske og fødevareapplikationer. Sorbitol, opnået fra stivelseshydrolyse, er normalt forurenet med reducerende sukkerarter såsom glucose og fructose. Graden af titaniumkorrosion i 0,1% reducerende sukker er 0,01-0,03 mm/år. Satsen stiger til 0,08-0,15 mm/år ved 1,0 % faldende sukker. Katalysen af kompleksdannelse af titaniumioner ved at reducere sukkerarter sker via dannelsen af stabile titanium-sukkerkomplekser. Forbindelserne hindrer dannelsen af en beskyttende passiv belægning, hvilket resulterer i en ensartet accelereret korrosion.
Dextrose-Accelereret korrosionsmekanisme
Titanium ions (Ti⁴⁺) have a considerable affinity for hydroxyl and carbonyl moieties. Reducing sugars have several vicinal hydroxyl groups in cis configuration which act as bidentate ligands. The reaction is Ti4+ + 3C6H12O6 -->[Ti(C6H12O6)3]4+ Dette opløselige kompleks ekstraherer Ti4+ fra metaloverfladen umiddelbart efter dannelsen og forhindrer således dannelsen af et beskyttende TiO2-lag. Korrosionen er homogen og diffusionsstyret. Kompleksdannelseshastigheden og den konstante-korrosionshastighed stiger med den stigende koncentration af reducerende sukker.
Kvantitativ korrosionshastighed kontra reducerende sukkerindhold
Følgende er indstillet til kontrolleret test af grad 2 titanium i 60% sorbitol med varieret indhold af reducerende sukker ved 110oC i 1000 timer. Titaniumfrigivelse fra 0% reducerende sukker (ren sorbitol) er 0,5-1,0 ppm og korrosionshastigheden er 0,005-0,010 mm/år med skinnende overflade. Ved 0,1 % er reducerende sukker Ti-frigivelse 2-5 ppm, korrosionshastighed 0,01-0,03 mm/år og let ætsning observeres. Ved 0,5 % reducerende sukker er Ti-frigivelsen 10-20 ppm, og korrosionshastigheden er 0,05-0,10 mm/år. Ensartet ætsning observeres. Ti-frigivelsen ved 1,0% reducerende sukker er 20-40 ppm, korrosionshastighed på 0,08-0,15 mm/år og ensartet mat overflade. Ti-frigivelsen er 40-80 ppm, korrosionshastigheden er 0,15-0,25 mm pr. år, og alvorlig ætsning forekommer ved 2,0% reducerende sukker.
Effekt af temperatur og sorbitolkoncentration på komplekseringshastigheden
Kompleksdannelseshastigheden er Arrhenius-som med aktiveringsenergi på 50 kJ mol−1. Ved 80 grader og 1 % reducerende sukker er korrosionshastigheden 0,03-0,06 mm om året. Hastigheden ved 100 grader er 0,06-0,12 mm/år. Ved 110 grader er hastigheden 0,08-0,15 mm om året. Satsen er 0,12-0,22 mm/år ved 120 grader. Satsen afhænger også af sorbitolindholdet, og ved 50 % sorbitol med 1 % reducerende sukker og 110 grader er hastigheden 0,06-0,12 mm/år . 60 % sorbitol, hastigheden er 0,08 mm pr. år. Ved 70% sorbitol er hastigheden 0,10-0,20 mm/år. Den højere procentdel af sorbitol forbedrer viskositeten, mens det højere sukkerindhold styrer korrosionshastigheden.
Vejledning til sukkerreduktion for sorbitolvarmere
Følgende tabel angiver det maksimalt tilladte reducerende sukkerindhold for grad 2 og grad 7 titaniumvarmere i 60 % sorbitol ved 110 grader som funktion af den tilsigtede levetid og acceptabel korrosionshastighed.
Required Service Life (years) Maximum Reducing Sugar (%) for Grade 2 Maximum Reducing Sugar (%) for Grade 7 Predicted Corrosion Rate (mm/year)Recommended Action >10 <0.2 <0.5 <0.03 None 5-10 0.2-0.5 0.5-1.0 0.03-0.08Annual monitoring 3–5 0.5–1.0 1.0–2.0 0.08–0.16Use Grade 7 1-3 1.0-1.5 2.0-3.0 0.15-0.25 Lower temperature to 100°C <1 >1.5 >3.0 >0,25 Rens sorbitol
Engineering Beyond Sugar Control
Karakteren af titanium har en stor effekt på modstanden mod kompleksdannelse med sukker. Grade 7 (palladiumstabiliseret) har 2-3 gange lavere korrosionshastigheder end Grade 2 ved samme reducerende sukkerkoncentration. Vægtykkelse giver et korrosionstillæg; 2,0 mm væg med 0,10 mm/år korrosion er i 20 år. Sorbitolen bør fremstilles af glucose af høj renhed for at reducere den reducerende sukkerkoncentration. Efter fremstillingen hydrogeneres sorbitolopløsningen for at sænke resterende reducerende sukkerarter. Kemisk reduktion af reducerende sukkerarter ved tilsætning af 0,1% natriumborhydrid. Et nitrogentæppe mindsker iltindtrængen. Iltindtrængen bremser korrosionsreaktionen.
Specificerer med tillid
60% Sorbitol, 110 grader, elektrisk varmelegeme i titanium Maksimal mængde af reducerende sukkerarter: 0,2% for grad 2 eller 0,5% for grad 7 Kræv, at sorbitolleverandøren certificerer det sorbitol-reducerende sukkerindhold. For eksisterende varmeapparater bestemmes indholdet af reducerende sukker ugentligt med Fehlings opløsning eller HPLC. Hvis det reducerende sukker er over grænsen, skal du reducere det reducerende sukker med 0,1 % natriumborhydrid eller reducere temperaturen til 100 grader. Ingeniøren bruger kontrol af det reducerende sukkerniveau under det kritiske niveau for at forhindre kompleksdannelse af titaniumioner og for at opretholde en lav ensartet korrosionshastighed i varm sorbitol-service.
