Kā nitrātu klātbūtne (pretstatā hlorīdiem) siltā skābā cinka pārklājuma vannā (pH 4,0, 55 grādi) maina plānas -sienu titāna apvalka atteices režīmu no punktveida uz vienmērīgu koroziju?

Titāna sildītāja dizaina pamats{0}}nitrātu{1}}saturošiem pārklājuma risinājumiem
Cinka pārklājuma vannas parasti satur hlorīdus vai sulfātus kā vadošu elektrolītu. Dažās formulās kā oksidētāji vai balinātāji tiek izmantoti nitrāti (NO3-). Anjona klātbūtne pie pH 4,0 un 55 grādiem krasi maina titāna koroziju. Punktu korozija ir lokāls uzbrukums, kas ātri iekļūst nelielās vietās un hlorīdi to veicina. Nitrāti ir oksidējoši anjoni, un to klātbūtnē pasivācija ir vienmērīga, un, ja ir kāds uzbrukums, tā ir vienmērīga retināšana un bez kauliņiem. Šī atšķirība ir svarīga plānsienu titāna apvalkam (0,8–1,0 mm): caurumi var perforēt dažu mēnešu laikā, bet konsekventa retināšana nodrošina paredzamu kalpošanas laiku, pamatojoties uz sienas biezumu. Šis pētījums parāda, kāpēc titāns ir mazāk jutīgs nitrātus saturošās vannās nekā hlorīdu saturošās vannās un kā atteices mehānisms mainās no katastrofālas bedrītes uz pārvaldāmu vienmērīgu koroziju.

Punktu veidošanās un vienotas korozijas mehānismu ietekme uz mehānisko integritāti
Cinka -pārklāšanas vannās ar hlorīdu (piemēram, . 10% NH4Cl) pasīvais TiO2 pārklājums uz titāna lokāli sadalās hlorīda jonu adsorbcijas vietās. Kad bedre ir uzsākta, vietējā ķīmija ir agresīva (pH pazeminās līdz 1–2, hlorīds koncentrējas), un bedre izplatās ar ātrumu 0,5–2,0 mm/gadā. Cauruļveida perforācija 6-24 mēnešu laikā 1,0 mm sienai. Neveiksme ir neparedzama un apokaliptiska.

In baths containing nitrates (e.g. 10% NaNO₃), the nitrate ions (NO₃⁻) are oxidizing agents and actually stimulate the creation of a thicker and more stable passive layer. The typical reduction potential of NO3- to NO2- is +0.94 V versus SHE, nitrates are stronger oxidizers than oxygen (O2 + 4H+ + 4e- ->2H2O, +1.23 V-faktiski skābeklis ir nedaudz augstāks, bet nitrāti joprojām ir stipri). Pie pH 4,0 pasīvā plēve ir stabila pie atvērtas ķēdes sprieguma. Ja potenciāls tiek vadīts anodiski (piemēram, ar izkliedētu strāvu vai galvanisko savienojumu), tad drīzāk notiks vienmērīga izšķīšana, nevis punktveida veidošanās. 2. pakāpes titāns 10% NaNO3 pie pH 4,0, 55 grādi Vienmērīgs korozijas ātrums 0,02–0,05 mm/gadā Šis ātrums ir paredzams, un to var izmantot, lai aprēķinātu kalpošanas laiku: 1,0 mm siena nodrošina 20 - 50 kalpošanas gadus. Neveiksme notiek ar pakāpenisku retināšanu, nevis pēkšņu perforāciju.

Siltuma veiktspējas ietekme: nav tiešas ietekmes
Anjonu tips tieši neietekmē termisko veiktspēju. Vienmērīgam korozijas ātrumam var būt neliela temperatūras ietekme. Tomēr hlorīda un nitrātu uzvedības elektroķīmiskās atšķirības nav termiskas.

Kļūmes režīmu salīdzinājums:{0}}izmaiņu sintēze
Anjona veids (10% koncentrācija) Korozijas mehānisms Tipiskais ātrums (mm/gadā) Laiks līdz perforācijai (1,0 mm siena) Atteices režīma paredzamība
Hlorīds (Cl⁻) Punktu veidošanās Lokalizēta 0,5–2,0 mm/gadā6–24 mēneši Pēkšņa (katastrofāla atteice) Zema (stohastiska)
Sulfāts (SO4 2-) Jaukts (bedrums + viendabīgs) 0,1–0,3 mm/gadā 3–10 gadi Vidēji Vidēji
Nitrāts (NO₃⁻) Vienmērīgs (pasīvs) 0,02 – 0,05 mm/gadā 20 – 50 gadi Augsts (paredzams) Pakāpeniska retināšana
Fosfāts (PO4 3-) Vienmērīgs (ārkārtīgi pasīvs) 0,005–0,01 mm/gadā 100+ gadiNav Augsts
Starp parastajiem pārklājuma vannas elektrolītiem nitrāti ir vismazāk naidīgākie anjoni pret titānu.

Inženierzinātnes agrāk par anjonu: pH un temperatūras ietekme
Nitrātu pozitīvā ietekme ir atkarīga no pH{0}}atkarības. Nitrāti samazinās (rada NO un N2O) zem pH 2,0. Nitrāti var veicināt bedrīšu veidošanos, nevis pasivāciju. Cinka vannu pH parasti ir 4,0–5,0, līdz ar to nitrāti joprojām oksidējas. Vienmērīgais korozijas ātrums nitrātos temperatūrā virs 70 grādiem palielinās līdz 0,10-0,15 mm/gadā, kas ir pieļaujams. Nelieli hlorīdi (nitrātu sāļu piemaisījumi) var atkārtoti radīt bedrīšu veidošanos. Ja hlorīda piesārņojums nitrātu vannā tuvojas 100 ppm, atteices režīms ir bedrēs un priekšrocības tiek zaudētas. Izmantojiet augstas kvalitātes nitrātu sāļus.

Secinājums: Nitrātu vannas nodrošina plānas sienas ar paredzamu kalpošanas laiku.
Nitrāti (nevis hlorīdi) maina plānas -sienu titāna apvalka (0,8-1,0 mm), kas darbojas siltā skābā cinka pārklājuma šķīdumā (pH 4,0, 55 grādi), bojājuma režīmu no ātras, neparedzamas bedrītes uz lēnas, paredzamas vienmērīgas korozijas. Hlorīda vidē 1,0 mm siena tiks perforēta 6-24 mēnešos, veidojot bedres ar ātrumu 0,5-2,0 mm/gadā. Nitrātu vannās pastāvīgā korozija no 0,02 līdz 0,05 mm gadā nodrošina 20 līdz 50 gadu kalpošanas laiku, kas ir vairāk nekā pietiekami iekārtas kalpošanas laikam. Uz nitrātu bāzes izgatavotām cinkošanas vannām ieteicams izmantot 2. pakāpes titāna apvalku ar sieniņu biezumu 0,8–1,0 mm. Jums nav nepieciešams sabiezēt sienas. Tomēr hlorīda piesārņojums (pat pie 100 ppm) atkal rada bedrīšu veidošanās iespēju. Norādiet augstas tīrības pakāpes nitrātu sāļus (<50 ppm Cl−) for nitrate bath heaters and periodic bath analysis for chloride build-up. Give the manufacturer the predicted level of chloride contamination to find out if pitting protection (thicker wall or surface treatment) is needed. Thin walls are acceptable and even recommended for heat transfer and cost in pure nitrate service.