Sut Mae Presenoldeb Ionau Ocsideiddio (Fe³⁺, Cu²⁺) mewn 5% Asid Sylffwrig ar 60 gradd yn Ymestyn neu'n Lleihau Ystod Goddefol Tiwbiau Gwresogi Titaniwm Gradd 2?

Mae titaniwm Gradd 2 yn agos i'w drawsnewidiad goddefol gweithredol yn 5 % H2SO4 ar 60 gradd . Gradd 2. Bydd yn erydu'n egnïol mewn asid wedi'i ddaeru ar gyfraddau o 0.5 i 2.0 mm y flwyddyn. Ym mhresenoldeb ocsigen toddedig neu ïonau ocsideiddio (Fe³⁺, Cu²⁺, Cr⁶⁺) mae titaniwm yn goddef goddefol ac mae'r gyfradd cyrydiad yn is na 0.01 mm y flwyddyn. Ond gall yr ïonau ocsideiddio arwain at oddefiad gormodol neu bylu ar feintiau uchel weithiau. Trafodir effaith Fe3+ a Cu2+ ar ymestyn neu leihau ystod goddefol Gradd 2 mewn 5% H2SO4 ar 60 gradd yn yr erthygl hon.

Mecanwaith Passivation gan Oxidizing Ion Ffynhonnell
Y rhywogaethau ocsideiddiol y gellir eu lleihau yw ïonau ferric (Fe3+) a cupric (Cu2+). Mae eu gostyngiad ar wyneb y titaniwm yn rhoi cerrynt cathodig sy'n polareiddio'r titaniwm i'r rhanbarth goddefol: Fe3+ + e- → Fe2+ (E0=+0.77 V vs. SHE) Cu2+ + 2e- → Cu0(E0=+0.34 V vs. SHE) Y potensial critigol ar gyfer goddefiad titaniwm ~ H.0.2 yn erbyn 5% - H. 2 yn erbyn 5% - H.2 SO. Mae Fe 3+ a Cu 2+ yn creu digon o gerrynt cathodig i fynd dros y rhwystr hwn.

Effeithiau Crynodiad
Profion Gradd 2 mewn 5% H2SO4 ar 60 gradd mewn crynodiadau gwahanol o Fe3+ a Cu2+:

Dim ïonau ocsideiddio (wedi dirywio): Cyrydiad gweithredol 1.0-2.0 mm y flwyddyn.

Fe³⁺ 10 ppm Mae goddefgarwch yn digwydd. Mae cyfradd cyrydiad yn gostwng i 0.02-0.05 mm y flwyddyn. Mae ystod goddefol yn cael ei ehangu.

50–500 ppm Fe3+ goddefiad sefydlog. Cyfradd cyrydu 0.01-0.03 mm y flwyddyn. Ystod gorau.

Fe3+ 1,000–5,000 ppm: Dal yn oddefol, ond mae'r risg o dyllu yn cynyddu ym mhresenoldeb cloridau.

Fe³⁺ 5,000 ppm: Gall gynhyrchu gor-passivation ar dymheredd uwch (ond nid ar 60 gradd ).

Ar gyfer Cu 2+ : Yr un adwaith , ond mae Cu 2+ yn gallu dyddodi copr metelaidd ar ditaniwm ( Cu { { }} e − → Cu 0 ). Mae dyddodion copr yn gelloedd galfanig, sy'n dda os ydynt yn unffurf, ond yn ddrwg os ydynt yn nodular.

Gweithredoedd Synergaidd ac Antagonistaidd
Fe³⁺ + Cu²⁺ gyda'i gilydd: Gwell sefydlogrwydd goddefol na phob un yn unig. Ym mhresenoldeb Fe3+, mae'r potensial cymysg yn ganolraddol ac mae'r dyddodion copr yn fwy unffurf.

ïonau ocsideiddio + cloridau: Ym mhresenoldeb ïonau ocsideiddio, gall cloridau (hyd yn oed 10-50 ppm) achosi pytio. Passivation ac anion ymosodol yw'r combo gorau posibl ar gyfer tyllu cyrydiad.

Ïonau ocsideiddio + cyfryngau rhydwytho Os defnyddir cyfryngau rhydwytho (SO₂, H₂S, mater organig) Fe³⁺ goddefol yn cael ei golli. Gwiriwch grynodiad Fe3+.

Cyfradd Cyrydiad Mesur
Cyfradd Cyrydiad Crynodiad Ion Ocsideiddio (mm/blwyddyn)Goddefol? Pitting Perygl
Dim (wedi dirywio) 0 ppm 1.0-2.0 Na Dim (cyrydiad gweithredol)
Fe3+10 ppm0.02-0.05YesLowFe3+100 ppm0.01-0.02YesLowFe3+1,000 ppm0.01-0.03IeLow(os Cl- 10 ppm)
Cu²⁺ 10 ppm 0.03 - 0.08Ie (Gyda blaendal Cu) Cymedrol Cu2+ 100 ppm 0.02-0.05 Ie Cymedrol (Nodular Cu)
Fe³⁺ + Cu²⁺ (1:1) 100 ppm yr un 0.01-0.02 Ie Isel Fe³⁺ + 50 ppm Cl⁻ 100 ppm 0.02-0.05 (pitting) Ie (ond ppm) Matrics Cais Uchel ar gyfer Gradd 2 mewn 5% H₄ ar 60% H₄
Cyflwr Gwasanaeth Lefel y Lefel IonClorid Ocsideiddio Perfformiad Gradd 2 a Ragwelir Cam Gweithredu a Argymhellir
Asid wedi dirywio Dim Unrhyw gyrydiad gweithredol (1-2 mm/blwyddyn)Ychwanegu Fe3+ neu defnyddiwch Radd 7
Sbario AerO₂ (8 ppm)<10 ppm Passive (0.01-0.03 mm/yr)Not Acceptable
Fe3+ o broses (ee piclo dur) 50-500 ppm<10 ppmExcellent passive (0.01mm/year) Mint condition
Fe3+ + chlorides e.g. HCl pollution 100 ppm 50 ppm Pitting (0.1-0.3 mm/year pits) Add Fe3+ >500 ppm neu is Cl- Cu2+ o brosesu copr i fyny'r afon 100 ppm<10 ppmPassive with Cu depositionCheck copper thickness Clean once a year
Mae tiwbiau gwresogi gradd 2 mewn 5% H 2 SO 4 ar 60 gradd gydag ychwanegu 10-500 ppm Fe 3+ yn dangos cynnydd yn yr ystod goddefol gyda chyfraddau cyrydiad<0.03 mm/year compared to >1 mm y flwyddyn. Mae Fe³⁺ yn dda ac os yn bosibl dylid ei gynnal. Mae Cu²⁺ hefyd yn hyrwyddo goddefedd ond gall ddyddodi copr metelaidd-mae dyddodion unffurf yn amddiffynnol, mae dyddodion nodular yn achosi ymosodiad galfanig. Mae'r ïonau ocsideiddio yn cyfuno â chloridau ac yn achosi pylu. Cadwch Fe³⁺ uwchben 500 ppm i osgoi tyllu a achosir gan gloridau. Ar gyfer prosesau newydd, ystyriwch ychwanegu 50-100 ppm Fe3+ (fel Fe2(SO4)3) i sicrhau goddefedd. Os na ellir cynnal ïonau ocsideiddio, nodwch titaniwm Gradd 7. Ar gyfer gwresogyddion presennol sydd â chyrydiad gweithredol, mae chwistrelliad toddiant Fe3+ yn symud y gwresogydd i amrediad goddefol; gall yr ymyriad cost isel hwn ymestyn oes y gwresogydd o fisoedd i flynyddoedd.