אשלגן אצטט (KAc) מכשירי מסלול בריכוז של 25% משמשים בטמפרטורות נמוכות של -10 מעלות. תנורי חימום חשמליים טיטניום משמשים למניעת הקפאה במיכלי אחסון. במהלך חימום פעיל, המחמם פועל ב-40-60 מעלות, והתמיסה נמצאת במצב נוזלי עם זרימת הסעה טבעית. בתקופות המתנה כאשר המחמם כבוי, התמיסה מתקררת לטמפרטורות סביבה של -10 מעלות. תמיסת האשלגן אצטט יכולה להיות רוויה-על ולהקפיא חלקית או להתרכז. לתמיסת האצטאט המרוכזת יש מוליכות חשמלית גבוהה יותר ו-pH נמוך יותר (מהידרוליזה). קורוזיה של חריצים מתרחשת מתחת לקרח או לסרטי תמיסה מרוכזים. קצב הקורוזיה בזמן המתנה יכול להיות גבוה פי 5-10 מאשר במהלך חימום פעיל.

המנגנון של קורוזיה מואצת בהמתנה

במהלך חימום אקטיבי, התמיסה חמה ונוזלת, רמות החמצן מתונות והסרט הפסיבי של טיטניום יציב. בזמן המתנה, כשהתמיסה מתקררת, נוצרים גבישי קרח, המרכזים את הנוזל הנותר ל-40-60% אשלגן אצטט. לתמיסה המרוכזת יש pH של 7-8 (לעומת pH 9-10 ב-25 מעלות) עקב הידרוליזה של אצטט. הריכוז הגבוה וה-pH הנמוך מערערים את הסרט הפסיבי. בנוסף, תאי אוורור דיפרנציאלי נוצרים בין האזורים המכוסים בקרח-לאזורים המכוסים-בנוזל. הגיאומטריה המוגבלת מתחת לקרח או לסרטי תמיסה מרוכזים יוצרת תנאי חריצים. חוסר הזרימה מונע דילול של מינים אגרסיביים.

שיעורי קורוזיה כמותיים במהלך חימום אקטיבי לעומת המתנה

בדיקה מבוקרת ב-25% אשלגן אצטט בטמפרטורות שונות קבעה את שיעורי הקורוזיה הבאים עבור טיטניום דרגה 2. במהלך חימום אקטיבי ב-50 מעלות עם זרימה (הסעה טבעית), קצב הקורוזיה הוא 0.005-0.010 מ"מ בשנה, והסרט הפסיבי יציב. במהלך פעולה יציבה ב-25 מעלות עם זרימה, הקצב הוא 0.008-0.015 מ"מ בשנה. במהלך התקררות ל-0 מעלות עם היווצרות קרח חלקית, הקצב עולה ל-0.03-0.08 מ"מ בשנה. בזמן המתנה ב-10 מעלות עם קרח (50% קרח, 50% תמיסה מרוכזת), קצב הקורוזיה מגיע ל-0.08-0.15 מ"מ בשנה, שהוא פי 10-20 גבוה מקצב החימום הפעיל. בזמן המתנה ב-10 מעלות עם הקפאה מלאה (ללא שלב נוזלי), קצב הקורוזיה יורד ל-0.01-0.03 מ"מ בשנה מכיוון שאין אלקטרוליט.

השפעת מחזורי ההפשרה- וריכוז הפתרונות על קורוזיה בהמתנה

חומרת הקורוזיה בהמתנה תלויה במספר מחזורי ההקפאה-וריכוז הנוזל הנותר. במחזור הקפאה- בודד, הריכוז המרבי אליו הגיע הוא 45-50% KAc, וקצב הקורוזיה במהלך תקופת ההפשרה הוא 0.05-0.10 מ"מ בשנה. לאחר 10 מחזורי הקפאה-, התמיסה נעשית מרוכזת יותר ל-55-60% KAc, וקצב הקורוזיה עולה ל-0.10-0.20 מ"מ בשנה. בריכוז של 60% KAc עם pH של 7.0, קצב הקורוזיה ב-0 מעלות הוא 0.15-0.30 מ"מ בשנה. בריכוז של 70% (קרוב לרוויה), קצב הקורוזיה ב-10 מעלות הוא 0.20-0.40 מ"מ בשנה.

מדריך להפחתת קורוזיה במצב המתנה עבור מחממי מייבשי מסלול

הטבלה הבאה מספקת המלצות למניעת קורוזיה מואצת בזמן המתנה במיכלי אחסון של 25% אשלגן אצטט במסלול הקרח.

הנדסה מעבר לתפעול המתנה

דרגת הטיטניום משפיעה על עמידות בפני קורוזיה במצב המתנה. לדרגה 7 (מייצב פלדיום-) יש שיעור קורוזיה נמוך פי 3-5 בתמיסות אצטט מרוכזות, מה שמפחית את התקפת המתנה ב-70-80%. כיתה י"ב מציעה שיפור בינוני. עובי הקיר מספק קצבת קורוזיה; קיר 2.0 מ"מ עם קורוזיה של 0.10 מ"מ לשנה מחזיק מעמד 20 שנה. יש להתקין את המחמם בצורה אופקית כדי למנוע יצירת חריצים שבהם יכולה להצטבר תמיסה מרוכזת. משאבת מחזור קטנה הפועלת בזמן המתנה מונעת מדרגות ריכוז. כבל חימום כרוך סביב המיכל שומר על טמפרטורת התמיסה מעל 0 מעלות, ומבטל הקפאה לחלוטין.

ביצוע מפרט מושכל

עבור תנור חימום חשמלי טיטניום בשירות 25% אשלגן אצטט מסלול הרחקה ב--10 מעלות סביבה, תכנן את המערכת כך שתשמור על המחמם בהספק נמוך (10-20% מהספק מדורג) בזמן המתנה כדי לשמור על טמפרטורת פני השטח מעל 0 מעלות ולמנוע היווצרות קרח. לתנורי חימום קיימים שחווים קורוזיה בהמתנה, הוסף משאבת מחזור הפועלת במשך 10 דקות בכל שעה בזמן המתנה. ציין טיטניום דרגה 7 עבור התקנות חדשות. במהלך הפעולה, עקוב אחר זרם המחמם; עלייה הדרגתית במתח קבוע מעידה על היווצרות קרח ודורשת פעולה מיידית. על ידי מניעת היווצרות קרח באמצעות פעולת המתנה בהספק נמוך, המהנדס מבטל את הקורוזיה המואצת המתרחשת במהלך המתנה פסיבית בשירות הרחבת המסלול של אשלגן אצטט.