Hvordan forlenger eller reduserer tilstedeværelsen av oksiderende ioner (Fe³⁺, Cu²⁺) i 5 % svovelsyre ved 60 grader det passive området til varmerør av titan grad 2?

Grad 2 titan er nær den aktive-passive overgangen i 5 % H2SO4 ved 60 grader. Grad 2. Det vil erodere kraftig i avluftet syre med hastigheter fra 0,5 til 2,0 mm per år. I nærvær av oppløst oksygen eller oksiderende ioner (Fe³⁺, Cu²⁺, Cr⁶⁺) passiveres titan og korrosjonshastigheten er lavere enn 0,01 mm/år. Men de oksiderende ionene kan noen ganger føre til overdreven passivering eller gropdannelse i store mengder. Effekten av Fe3+ og Cu2+ på utvidelsen eller reduksjonen av det passive området til grad 2 i 5 % H2SO4 ved 60 grader diskuteres i denne artikkelen.

Passiveringsmekanisme ved oksiderende ionekilde
De reduserbare oksiderende artene er jern(Fe3+) og kobber(Cu2+)-ioner. Deres reduksjon på titanoverflaten gir en katodisk strøm som polariserer titanet inn i det passive området: Fe3+ + e- → Fe2+ (E0=+0.77 V vs. SHE) Cu2+ + 2e- → Cu0 (E0=+0.34 V vs. SHE) Den kritiske potensialet for titan 5%2 ~-0,2 til 0 V vs. SCE. Både Fe 3+ og Cu 2+ skaper nok katodisk strøm til å overskride denne barrieren.

Effekter av konsentrasjon
Grad 2-testing i 5 % H2SO4 ved 60 grader ved forskjellige konsentrasjoner av Fe3+ og Cu2+:

Ingen oksiderende ioner (avluftet): Aktiv korrosjon 1,0-2,0 mm/år.

Fe³⁺ 10 ppm Passivering skjer. Korrosjonshastigheten avtar til 0,02-0,05 mm/år. Passivt utvalg utvides.

50–500 ppm Fe3+ Stabil passivering. Korrosjonshastighet 0,01-0,03 mm/år. Beste utvalg.

Fe3+ 1 000–5 000 ppm: Fortsatt passiv, men risikoen for gropdannelse øker i nærvær av klorider.

Fe³⁺ 5000 ppm: Kan produsere over-passivering ved høyere temperaturer (men ikke ved 60 grader).

For Cu 2+: Samme reaksjon, men Cu 2+ kan avsette metallisk kobber på titan (Cu 2+ + 2e − → Cu 0). Kobberavsetninger er galvaniske celler, noe som er bra hvis de er ensartede, men dårlige hvis de er nodulære.

Synergistiske og antagonistiske handlinger
Fe³⁺ + Cu²⁺ sammen: Bedre passiveringsstabilitet enn hver alene. I nærvær av Fe3+ er det blandede potensialet middels og kobberavsetningene er mer ensartede.

Oksiderende ioner + klorider: I nærvær av oksiderende ioner kan klorider (selv 10-50 ppm) forårsake gropdannelse. Passivering pluss aggressiv anion er den optimale kombinasjonen for gropkorrosjon.

Oksiderende ioner + reduksjonsmidler Hvis reduksjonsmidler (SO₂, H₂S, organisk materiale) bruker opp Fe³⁺ passivering går tapt. Sjekk Fe3+-konsentrasjonen.

Målt korrosjonshastighet
Oksiderende ionkonsentrasjon Korrosjonshastighet (mm/år) Passiv? Pitting Fare
Ingen (avluftet) 0 ppm 1,0-2,0 Nei Ingen (aktiv korrosjon)
Fe3+10 ppm0.02-0.05YesLowFe3+100 ppm0.01-0.02YesLowFe3+1,000 ppm0.01-0.03YesLow (hvis Cl- 10 ppm)
Cu²⁺ 10 ppm 0.03 - 0.08Ja (med Cu-innskudd) Moderat Cu2+ 100 ppm 0,02-0,05 Ja Moderat (Nodulær Cu)
Fe³⁺ + Cu²⁺ (1:1) 100 ppm hver 0,01-0,02 Ja Lav Fe³⁺ + 50 ppm Cl⁻ 100 ppm 0,02-0,05 (pitting) Ja (men pitting) Høy påføringsmatrise for grad 2 i 5 % H₄ ved 6 % H₄
Servicetilstand Nivå av oksiderende ionklorid Forventet nivå 2 ytelse Anbefalt handling
Avluftet syre Ingen Enhver Aktiv korrosjon (1-2 mm/år) Tilsett Fe3+ eller bruk Grade 7
Air SpargingO₂ (8 ppm)<10 ppm Passive (0.01-0.03 mm/yr)Not Acceptable
Fe3+ fra prosess (f.eks. stålbeising) 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 eller lavere Cl- Cu2+ fra oppstrøms kobberbehandling 100 ppm<10 ppmPassive with Cu depositionCheck copper thickness Clean once a year
Grad 2 varmerør i 5 % H 2 SO 4 ved 60 grader med tilsetning av 10-500 ppm Fe 3+ viser en økning i det passive området med korrosjonshastigheter<0.03 mm/year compared to >1 mm/år. Fe³⁺ er bra og bør om mulig opprettholdes. Cu²⁺ fremmer også passivering, men kan avsette metallisk kobber-uniforme avleiringer er beskyttende, nodulære avleiringer forårsaker galvanisk angrep. De oksiderende ionene kombineres med klorider og forårsaker pitting. Hold Fe³⁺ over 500 ppm for å unngå gropdannelse forårsaket av klorider. For nye prosesser bør du vurdere å legge til 50-100 ppm Fe3+ (som Fe2(SO4)3) for å sikre passivering. Hvis oksiderende ioner ikke kan opprettholdes, spesifiser Grad 7 titan. For eksisterende varmeovner med aktiv korrosjon flytter Fe3+ løsningsinjeksjon varmeren til passivt område; dette rimelige inngrepet kan forlenge levetiden til varmeren fra måneder til år.