Når et elektrisk varmeelement av titan brukes til å varme opp en blandet syre, brukt syltelut (saltsyre 8 % + flussyre 2 %) ved 85 grader, hvorfor kreves det grad 12 titan uavhengig av veggtykkelse?

Fundamental avveining-ved valg av titankvalitet for blandet syrebeising
Brukt syltelut fra produksjon av rustfritt stål består av 8 % saltsyre (HCl) og 2 % flussyre (HF) ved 85 grader. I denne blandingen angriper HF det passive TiO 2-belegget og danner oppløselige titanfluorider, mens aggressive kloridioner tilveiebringes av HCl, så grad 2 titan (kommersielt rent) korroderer raskt . 3-8 mm/år korrosjonshastighet for grad 2 i 8 % HCl + 2% HF ved 5-0 mm HF ved 3-8 mm vegg. måneder. Molybden og nikkel i grad 12 titan (Ti-0,3%Mo-0,8%Ni) stabiliserer den passive filmen i reduserende og kompleksdannende syreforhold. Korrosjonshastigheten for Grad 12 i samme løsning er 0,05-0,15 mm per år, som er 50-100 ganger lavere enn for Grad 2. Denne forskningen illustrerer fraværet av noen gjennomførbar Grad 2-veggtykkelse med akseptabel levetid og behovet for Grad 12 uavhengig av veggtykkelse.

HF-angrepsmekanisme: Innvirkning på mekanisk integritet
HF is one of the few acids that assaults titanium aggressively because fluoride ions complex titanium ions, inhibiting the creation of a stable passive coating. The reaction is Ti + 6HF -->TiF_6 ^2- + 2H^+ + 2H_2 . Denne reaksjonen er ikke en diffusjon-begrenset, men en kjemisk reaksjon, og korrosjonshastigheten avhenger ikke av den passive filmen, men bare på den eksponerte metalloverflaten. ASTM G31 nedsenkingstester viser at grad 2 titan har en korrosjonshastighet i 8 % HCl + 2 % HF ved 85 grader på 5 mm per år (typisk). Lineær kinetikk gjelder. d=k * t. For en levetid på 5 år vil den nødvendige veggtykkelsen være 25 mm-som ikke er mulig for produksjon av varmerør.

Grad 12 titan har 0,3 % molybden og 0,8 % nikkel. Molybden øker motstanden til den passive filmen i å redusere syrer ved å produsere molybdenoksider (MoO 2 , MoO 3 ) som ikke er mottakelige for fluorkompleksdannelse. Nikkel forbedrer katodisk hydrogenrekombinasjon, noe som minimerer hydrogenabsorpsjon og unngår hydridskjørhet. For den samme blandede syren er korrosjonshastigheten for Grad 12 0,10 mm per år. For en levetid på 5 år er en veggtykkelse på 1,0 mm (0,5 mm korrosjonsgodtgjørelse + 0.5 mm strukturell) nødvendig og er fullt oppnåelig.

Effekt på termisk ytelse: Ensartet på tvers av karakterer
Termisk ledningsevne Grade 2 og Grade 12 har lignende varmeledningsevne (Grade 2: 17 W/m·K; Grade 12: 14,5 W/m·K ved 85 grader ). De lavere 15 % konduktiviteten til Grade 12 øker det ledende temperaturtapet med rundt 0,3 grader for en 1,5 mm vegg, noe som er ubetydelig. Det er derfor ingen termisk straff ved oppgradering til klasse 12.

Bytte-av Syntese: Karakter 12 påkrevd
Korrosjonsgrad (8 % HCl + 2 % HF, 85 grader ) Nødvendig vegg i 5 års levetid. Fremstillingsmulighet anbefales?
Grad 2 (Ti-CP) 5,0 mm/år 25 mm Ikke mulig Nr
Grad 2 (Ti-CP) med sikkerhetsfaktor 3x5,0 mm/år 75 mm Nei umulig
Grad 7 (Ti-0,15% Pd) 2,0 mm/år 10 mm Umulig (kan ikke bøye 10 mm vegg)Nei
Grad 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) 0,10 mm/år 1,0 – 1,2 mm Ja Ja
12. klasse (tykkere for margin) 0,10 mm/år 1,5 mm Ja Ja (anbefalt)
Selv den gode klasse 7 (Ti-Pd) korroderer i HF-holdige kombinasjoner med en hastighet på 2,0 mm per år, da palladium ikke motstår fluorkompleksdannelse. Bare molybden-holdige legeringer (klasse 12 eller høyere) gir tilstrekkelig motstand.

Etter-sveisebehandling og overflatebehandling mer enn en karakter
Overflaten må være fri for jernforurensning og varmefarge for å oppnå den nominelle korrosjonsmotstanden til klasse 12 i kombinert HCl-HF-syre. Det oksiderte belegget kan fjernes og korrosjonsmotstanden gjenopprettes ved hjelp av en etter-sveising i 10 % HNO₃ + 2 % HF-løsning (samme syreblanding) i 5 til 10 minutter. Grad 12 krever ekstra oppmerksomhet til sveisesonene, den varme{10}}påvirkede sonen (HAZ) kan ha noe redusert molybdeninnhold forårsaket av segregering. HAZ gjenvinnes til sin fulle korrosjonsmotstand og mikrostrukturen homogeniseres ved etter{12}}sveiseglødning ved 650 grader i 1 time. Uten gløding kan HAZ korrodere 2–3 ganger raskere enn basismetallet, og etterlate en 1,5 mm vegg med en effektiv levetid på 3–4 år i stedet for 15+.

Konklusjon: Påkrevd veggtykkelse for klasse 12
Hvis du varmer opp syreblandet syltelut (8 % HCl + 2 % HF) ved 85 grader med et elektrisk varmeelement av titan, må du bruke Grade 12 titan, uansett hvilken veggtykkelse du har. Både klasse 2 og grad 7 vil korrodere med en hastighet på 2 til 8 mm per år, så enhver praktisk veggtykkelse (under 5 mm) vil ikke være egnet for flerårig bruk. Klasse 12, 0,3 % molybden, 0,8 % nikkel korroderer ved 0,05–0,15 mm per år, derfor vil en normal vegg på 1,2–1,5 mm ha en levetid på 8–15 år. Den anbefalte spesifikasjonen er for sømløse titanrør av klasse 12, med veggtykkelse på 1,5 mm, og ettersveisbeising og ettersveiseglødning av alle sveiseskjøter. Gi produsenten de spesifikke HF- og HCl-konsentrasjonene for å kontrollere korrosjonshastigheten. Når egnet karakter er valgt (grad 12), er veggtykkelse en sekundær variabel. HF-holdige syrer bør aldri være oppført som klasse 2 uansett hvor tykk veggen ser ut.