Kā titāna apvalka sildītājā, ko katru dienu tīra ar 10% fosforskābi 80 grādu temperatūrā, skalojamā ūdens kvalitāte (krāna pret dejonizētu) ietekmē repasivācijas kinētiku un turpmāko urbumu veidošanu ekspluatācijā?

Rūpnieciskās darbībās titāna apvalka sildītāji tiek ievietoti mainīgos korozīvos un mazgāšanas apstākļos ar ikdienas tīrīšanas ciklu, izmantojot 10% fosforskābi 80 grādu temperatūrā. Skalošanas ūdens kvalitāte starp tīrīšanas cikliem ir būtiska titāna virsmas repasivācijas kinētikai. Dejonizēts ūdens ar pretestību > 1 MΩ·cm nodrošina ātru repasivāciju un stabilas pasīvās plēves veidošanos 10–30 minūšu laikā. Krāna ūdens, kas satur hlorīdus (parasti 50–200 ppm) un citus jonus, palēnina repasivāciju, palielinot stabila slāņa iegūšanas laiku līdz 2–6 stundām, un atstājot uz virsmas adsorbētus hlorīdus, kas kalpo kā bedrīšu veidošanās vietas vēlākas darbības laikā. Izvēlētā skalojamā ūdens kvalitāte tieši ietekmē sildītāja caurumu blīvumu un kalpošanas laiku.

Skalošanas ūdens ietekmes mehānisms uz repasivācijas kinētiku

Pēc apstrādes ar 10% fosforskābi titāna virsma ir aktīvā vai daļēji pasīvā stāvoklī. Skābe tiek noņemta, skalojot, bet tā arī nosaka šķīduma ķīmisko sastāvu, kurā notiek repasivācija. Dejonizētais ūdens nodrošina tīru, zemas vadītspējas vidi vienmērīgai titāna pasīvās plēves augšanai. Nav naidīgu jonu, un var izveidoties blīvs stehiometrisks TiO2 slānis. Hlorīda joni no krāna ūdens tiek adsorbēti uz titāna virsmas un konkurē ar skābekli par adsorbcijas vietām. Un hlorīdi aptur pasīvās plēves veidošanos un var iesprūst zem oksīda, kad tas veidojas, radot vājās vietas, kas sāks veidoties, kad sildītājs atkal tiks nodots ekspluatācijā. Repasivācijas laiks ir laiks, kas nepieciešams, lai korozijas strāvas blīvums pēc skalošanas nokristu zem 1 µA/cm2.

Kvantitatīvie repasivācijas laiki un dažādu skalojamā ūdens kvalitātes punktu veidošanās ātrumi

2. pakāpes titāna kuponu kontrolētā testēšana, katru dienu 1 stundu iegremdējot 10% fosforskābē 80 grādu temperatūrā, kam seko 15 minūšu skalošana un pēc tam iegremdēšana 3% NaCl 60 grādu temperatūrā, lai atkārtotu darbību, 30 ciklos ir konstatēta šāda uzvedība. Repasivācijas laiks, skalojot ar dejonizētu ūdeni ar pretestību 18 MΩ·cm, ir 10–30 minūtes, pasīvās plēves biezums pēc 1 stundas ir 3–5 nm, bedres blīvums turpmākajā apstrādē ir 0–5 bedrītes uz cm² un maksimālais bedres dziļums pēc 500 stundām ir 0–20 µm. Šis sniegums tiek uzskatīts par lielisku. Repasivācijas laiks mīkstinātā krāna ūdenī (10 000 Ω·cm pretestība, 20 ppm hlorīda) palielinās līdz 30–90 min, plēves biezums pēc 1 stundas ir 2–4 nm, bedres blīvums ir 5–20 bedrītes/cm2 un bedres dziļums ir 20–80 μm, labi rādītāji. parasts krāna ūdens, 2000 Ohm-cm pretestība, 100 ppm hlorīda repasivācijas laiks 1-3 stundas plēves biezums pēc 1 stundas 1-3 nm bedres blīvums 20-80 bedres/cm2 bedres dziļums 80-200 mm viduvējs vai vājš. Cietajam krāna ūdenim ir repasivācijas laiks 3–6 h, plēves biezums 1–2 nm pēc 1 stundas, bedrīšu blīvums > 80 bedrītes/cm² un bedres dziļums > 200 µm pie 500 Ω·cm pretestības un 200 ppm hlorīda, kas ir nepieņemami.

Skalošanas ilguma un temperatūras ietekme uz repasivācijas kvalitāti

Skalošanas efektivitāte ir atkarīga no ūdens kvalitātes un skalošanas parametriem. 5 minūšu skalošana ar dejonizētu ūdeni radīja 80% repasivāciju, salīdzinot ar 30 minūšu skalošanu. 60 minūšu skalošana ar krāna ūdeni ar 100 ppm hlorīda nav līdzvērtīga 10 minūšu skalošanai ar dejonizētu ūdeni pēc repasivācijas kvalitātes. Vēl viens svarīgs faktors ir skalošanas ūdens temperatūra; silts skalošanas ūdens (40 grādi) uzlabo repasivācijas kinētiku par 30–50%, salīdzinot ar aukstu skalošanas ūdeni (20 grādi) gan dejonizētam, gan krāna ūdenim. Taču silts krāna ūdens var izraisīt hlorīdu koncentrāciju visā žāvēšanas procesā, pasliktinot rezultātu. Visām ūdens īpašībām papildu priekšrocība ir pēdējā skalošana ar dejonizētu ūdeni pēc galvenās skalošanas.

Fosforskābes tīrīšanas cikli - Rokasgrāmata skalojamā ūdens kvalitātes izvēlei

Ieteikumi par skalošanas ūdens kvalitāti ikdienas tīrīšanas cikliem ar 10% fosforskābi 80 grādos ir sniegti nākamajā tabulā atkarībā no vēlamās pretestības pret iedobēm un kalpošanas laika turpmākajā hlorīdu -saturošā ekspluatācijā.

Vēlamais punktu veidošanās blīvums (bedri/cm2) pēc 500 stundām Maksimālais pieļaujamais hlorīds skalošanas ūdenī (ppm) Minimālā ieteicamā skalošanas ūdens pretestība (Ω·cm) Ieteicamais skalošanas ilgums (minūtes) Nepieciešama galīgā skalošana<5 <10 >100,000 15 Jā (DI aerosols)
5 - 20 10 - 50 10,000 - 100,000 20 Ieteicams
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Titāna klase ietekmē repasivācijas kinētiku. 7. pakāpe (pallādija -stabilizēta) repasivējas 2-3 reizes ātrāk nekā 2. pakāpe jebkuras kvalitātes skalojamajā ūdenī, samazinot jutību pret hlorīda piesārņojumu. Sienas biezums nodrošina piemaksu ar bedrēm. 2,0 mm siena ar mērenu caurumu no krāna ūdens skalošanas var kalpot 5–8 gadus, bet 1,2 mm siena sabojātos ātrāk. Svarīga ir žāvēšanas tehnika pēc skalošanas. Piespiedu žāvēšana ar karstu gaisu 60 grādu temperatūrā 10 minūtes novērš mitruma pārpalikumu, izvairoties no hlorīda koncentrācijas zonām. Ja dejonizētā ūdens daudzums ir ierobežots, ekonomiski izdevīgs kompromiss ir divpakāpju skalošana (krāna ūdens, kam seko dejonizēts ūdens).

Informētas specifikācijas nodrošināšana

Titāna apvalka sildītājam, ko lieto katru dienu ar 10% fosforskābi 80 grādu temperatūrā un pēc tam pakļauj hlorīdu saturošai videi, izmantojiet divpakāpju skalošanu. Sākotnējā skalošana ar krāna ūdeni 1 minūti, kam seko pēdējā skalošana ar dejonizētu ūdeni ar 18 MΩ·cm pretestību 10 minūtes 40 grādu temperatūrā. Norādiet, lai galīgajā skalošanas ūdenī hlorīdu saturs būtu mazāks par 10 ppm. Ja esošajām iekārtām nav pieejams dejonizēts ūdens, pievienojiet skalošanas līnijai dejonizācijas kasetni vai pagariniet skalošanas laiku līdz 60 minūtēm ar piespiedu gaisa žāvēšanu. Pēc skalošanas procedūras nodošanas ekspluatācijā laikā tika izmērīts testa kupons, lai noteiktu repasivācijas potenciālu. Vērtība, kas mazāka par -0,1 V, salīdzinot ar Ag/AgCl 3% NaCl, norāda uz nepilnīgu repasivāciju un prasa ilgāku vai augstākas kvalitātes skalošanu. Inženieris drīzāk izmanto dejonizētu mazgāšanas ūdeni, nevis krāna ūdeni, lai nodrošinātu ātru repasivāciju un turpmāku bedrīšu veidošanos.