Pam Mae Wal Titaniwm Trwchus (2.0 mm) yn Darparu Gwell Amddiffyniad Rhag Perocsid-Torri Esgyrn Brau na Wal denau (1.0 mm)?

Er enghraifft, mewn proses cannu, synthesis cemegol, neu drin dŵr gwastraff, rhaid i beiriannydd proses sy'n rhedeg gwresogydd trochi titaniwm mewn hydoddiant sy'n cynnwys hydrogen perocsid (H2O2) werthuso'r perygl o dorri asgwrn brau a achosir gan berocsid fel ffactor dylunio arwyddocaol. Ar arwynebau titaniwm, mae hydrogen perocsid yn dadelfennu i roi ocsigen atomig ac, o dan amodau penodol, hydrogen atomig. Mae hydrogen yn tryledu i'r dellt titaniwm ac yn ffurfio hydrid titaniwm brau (TiHx). Mae wal fwy trwchus (2.0 mm) yn cynnig gwell amddiffyniad rhag torasgwrn brau a achosir gan hydrid na wal denau (1.0 mm) trwy ddau fecanwaith: pellter trylediad hirach i hydrogen gyrraedd crynodiad critigol a thrwch wal mwy sy'n weddill ar ôl cynhyrchu hydrid arwyneb. Mae astudiaethau meintiol yn nodi y bydd wal 2.0 mm yn gwrthsefyll amsugno hydrogen 4-8 gwaith yn uwch cyn torri asgwrn brau o'i gymharu â wal 1.0 mm, gan ymestyn bywyd gwasanaeth gan ffactor o 3-6 mewn gwasanaeth perocsid.

Mecanwaith amsugno hydrogen a achosir gan berocsid mewn titaniwm
Titanium surfaces catalyze the exothermic decomposition of hydrogen peroxide . 2H2O2 ->2H2O+O2. Mae'r dadansoddiad hwn yn creu amgylchedd ocsideiddiol iawn sydd fel arfer yn sefydlogi'r ffilm goddefol TiO2. Fodd bynnag, mewn ardaloedd lleol lle mae crynodiad perocsid yn uchel neu dymheredd dros 60 gradd mae adwaith eilaidd yn digwydd: H2O2 + 2H{+ + 2e- → 2H2O (rhydwythiad cathodig) a all gynhyrchu hydrogen atomig fel canolradd. Mae hydrogen atomig yn cael ei amsugno i'r dellt titaniwm yn hytrach na'i ailgyfuno fel nwy H₂. Unwaith y tu mewn i'r titaniwm, mae hydrogen yn tryledu i ardaloedd o straen tynnol (fel arfer yr wyneb allanol yn ystod beicio tymheredd). Mae dyddodiad hydrid titaniwm (TiH2) yn digwydd pan fydd y crynodiad hydrogen lleol yn fwy na thua 150 rhan y filiwn yn ôl pwysau (150 ppmw). Mae'r platennau hydrid yn frau, ac yn arwain at ehangiad cyfaint o tua 17%, gan greu straen mewnol sy'n achosi craciau. Mae'r toriad yn gyflym ac yn ddifrifol, heb fawr o rybudd.

Mesur effaith trwch wal ar ymwrthedd i dorri esgyrn hydrid
Trwch wal (mm) Amser i gyflawni crynodiad H critigol (150 ppmw) ar yr wyneb (mis) Canolbwynt Critigol H Crynhoad (ppm w) Pan fydd Arwyneb Yn Cyrraedd 150 ppmw Amser i Drwyddo -Cracio Hydride Wal (misoedd) Bywyd Cymharol 1.0 3 120 4-5 1.0x 1.2 4 100 6-7 1.5x {{5}xx {{4}x {{5}xx {{7}x {{6}x {{7}x {{6}x {{6}x {{7}x {{6}x {{6}x {{7}x {{6}x {{7}x {{6}x {{7}x {{7}x {{7}x {{7}x {{7}x {{}
Mae wal 2.0 mm yn rhoi bron i 4 gwaith oes wal 1.0 mm yn yr un driniaeth perocsid. Yn y wal fwy trwchus, mae'r hydrogen yn cymryd mwy o amser i wasgaru i'r wal ganol i gyflawni crynodiad critigol ac unwaith y bydd ffurfio hydrid yn dechrau mae gan y wal fwy trwchus hefyd fwy o sefydlogrwydd strwythurol.

Canllaw Seiliedig ar Senario i Dethol Trwch Wal Gwasanaeth Perocsid
Tymheredd a Crynodiad Perocsid Cyfradd Dadelfeniad H2O2 Trwch Wal a Argymhellir Modd Methiant Oes Disgwyliedig
1–5% H₂O₂, 40 gradd (cannu, perygl isel) 1.5 mm < 5-8 mlynedd Cyrydiad unffurf (di-hydrid)
5–15% H₂O₂, 50 gradd (risg gymedrol) Canolig 1.5–2.0 mm 3–5 mlynedd Hydride mewn parthau weldio yn gyntaf 15–30% H₂O₂, 60 gradd (risg uchel) Uchel 2.0–2.5 mm 1.5–3 blynedd > Aml-craciad{0} cracio {14} H₂O₂, > 60 gradd Uchel iawn Heb ei argymell<1 yearUse Tantalum Equipment or PTFE Lined
Amlygiad ysbeidiol (gweithdrefn swp) Cronnus is 1.5 mm 2-4 blynedd DerbyniolHydride synergaidd + seiclo thermol
H2O2 (purdeb uchel, wedi'i sefydlogi â ffosffad) Stabilizer wedi'i dorri 1.5 mm 4-6 blynedd Mae sefydlogwyr yn lleihau dadansoddiad ac amsugno hydrogen
Perocsid + clorid (yr achos gwaethaf] Synergaidd Isafswm 2.5 mm 1-2 flynedd Pio clorid cyfun + cracio hydrid
Lliniaru Peirianyddol ar gyfer Gwasanaeth Perocsid
Ar gyfer gwasanaeth perocsid gyda-titaniwm muriog trwchus, mae camau ychwanegol amrywiol yn ymestyn bywyd ymhellach. Y ffordd orau yw oeri wyneb y titaniwm. Mae cyfradd amsugno hydrogen yn cael ei ostwng tua 40 i 50 y cant ar gyfer pob gostyngiad o 10 gradd yn nhymheredd gwain. Mae rhedeg ar 50 gradd yn lle 70 gradd yn cynyddu bywyd 3-4 gwaith. Dull arall yw ychwanegu sefydlogwyr perocsid (sodiwm stannate, sodiwm pyroffosffad neu asidau ffosffonig) i'r hydoddiant. Mae sefydlogwyr yn atal dadansoddiad catalytig H2O2 ar wyneb titaniwm, gan leihau esblygiad ocsigen ac amsugno hydrogen. Mae cyfraddau cymeriant hydrogen o doddiannau perocsid sefydlog 70-90% yn is nag o doddiannau ansefydlog. Trydydd mesur yw anelio'r gwresogydd titaniwm o bryd i'w gilydd. Mae'r gwresogydd yn cael ei gynhesu i 400 gradd mewn gwactod am 4 awr. Mae hyn yn gyrru hydrogen wedi'i amsugno allan ac mae hydwythedd yn cael ei adfer. Gallwch chi wneud y dull hwn unwaith y flwyddyn, ac ailosod y crynodiad hydrogen i bron sero i bob pwrpas.

Casgliad: wal 2.0 mm yn rhoi 4x Life v. 1.0 mm yn Perocsid Gwasanaeth
Mae'r wal titaniwm mwy trwchus (2.0 mm) yn cynnig amddiffyniad gwell rhag torasgwrn brau a achosir gan berocsid o'i gymharu â'r wal deneuach (1.0 mm) oherwydd mae hydrogen angen llawer mwy o amser i dryledu trwy'r rhan fwy trwchus a chyrraedd crynodiad critigol yn y wal ganol. Mae wal 1.0 mm yn cracio ymhen 4-5 mis ar ôl breu hydrid mewn 10-15% H2O2 ar 60 gradd , tra bod wal 2.0 mm yn para 15-20 mis - estyniad oes 4 ×. Nid yw titaniwm yn cael ei awgrymu ar gyfer crynodiadau perocsid mwy (dros 30%) a thymheredd (uwch na 70 gradd ) waeth beth yw trwch y wal. Wrth nodi gwresogydd titaniwm ar gyfer unrhyw wasanaeth sy'n cynnwys perocsid, dylid darparu'r crynodiad perocsid, tymheredd, presenoldeb sefydlogwyr, a nifer yr oriau gweithredu disgwyliedig y dydd i'r cyflenwr i hwyluso dewis trwch wal priodol sy'n cydbwyso'r gost yn erbyn y bywyd torri hydrid a ragwelir.