מהו ריכוז יוני הנחושת המקסימלי המותר (Ppm) בתמיסת חומצה סולפאמית 10% ב-80 מעלות לפני שצינור מחמם טיטניום דרגה 2 מתחיל לצלוח נחושת ולעבור קורוזיה גלוונית?
השאר הודעה
בחומצה סולפאמית 10% (H₂NSO₃H) ב-80 מעלות, יוני נחושת (Cu²⁺) יכולים לצלוח על משטח הטיטניום כנחושת מתכתית. הנחושת המצופה יוצרת זוג גלווני עם טיטניום, ומאיץ פירוק אנודי של המתכת הבסיסית. ריכוז הנחושת המרבי המותר למניעת ציפוי הוא 50 ppm. מעל 50 עמודים לדקה, לוחות נחושת במהירות; מעל 100 ppm, מתרחשת קורוזיה גלוונית חמורה.
ציפוי נחושת כמותי וקורוזיה גלוונית
בחומצה סולפאמית 10% ב-80 מעלות למשך 500 שעות:
| Cu²⁺ (ppm) | ציפוי נחושת נצפה? | זרם גלווני (µA/cm²) | שיעור קורוזיה טיטניום (מ"מ/שנה) |
|---|---|---|---|
| 0 | לֹא | 0 | 0.01–0.03 |
| 10 | לֹא | 0–1 | 0.02–0.05 |
| 25 | זֵכֶר | 1–5 | 0.03–0.08 |
| 50 | אוֹר | 5–15 | 0.08–0.20 |
| 100 | לְמַתֵן | 15–40 | 0.20–0.50 |
| 250 | כָּבֵד | 40–100 | 0.50–1.50 |
| 500 | רָצִיף | 100–200 | 1.50–3.00 |
השפעת ריכוז חומצה וטמפרטורה
| חומצה סולפאמית (%) | טמפרטורה (מעלה) | Cu²⁺ קריטי לציפוי (ppm) | מקסימום Cu²⁺ (ppm) מומלץ |
|---|---|---|---|
| 5 | 80 | 100 | 75 |
| 10 | 60 | 100 | 75 |
| 10 | 80 | 50 | 30 |
| 15 | 80 | 30 | 20 |
| 20 | 80 | 20 | 10 |
מדריך לניהול זיהום נחושת
| נמדד Cu²⁺ (ppm) | פעולה מומלצת | קצב קורוזיה צפוי של Ti (מ"מ/שנה) |
|---|---|---|
| <25 | אַף לֹא אֶחָד | <0.05 |
| 25–50 | מעקב שבועי; להוסיף חומר קלתי | 0.05–0.15 |
| 50–100 | החלף תמיסה או השתמש בהחלפת יונים | 0.15–0.40 |
| >100 | החלפת פתרון מיידי | >0.40 |
המלצה הנדסית
עבור שירות חומצה סולפאמית ב-80 מעלות, שמור על ריכוז נחושת מתחת ל-30 ppm כדי לספק מרווח בטיחות מתחת לסף הציפוי של 50 ppm. השתמש בחילופי יונים או שרפים קלאטים כדי להסיר נחושת. על ידי שליטה בריכוז יוני נחושת, המהנדס מונע קורוזיה גלוונית מציפוי נחושת.
67
עבור מוט חום טיטניום הפועל בתמיסת 50% אשלגן קרבונט ב-110 מעלות, כיצד רמת החמצן המומס (0.5 ppm לעומת . 5 ppm) משנה את היציבות של שכבת הפסיביות של Titanate?
ב-50% אשלגן קרבונט (K₂CO₃) ב-110 מעלות, נוצרת שכבת אשלגן טיטנאט (K₂TiO₃) מגנה על פני הטיטניום. חמצן מומס (DO) הוא קריטי להיווצרות טיטנאט. ב-DO נמוך (0.5 ppm), שכבת הטיטנאט דקה (0.1-0.5 מיקרומטר) ונקבוביות, מה שמספק הגנה גרועה. ב-DO גבוה (5 ppm), השכבה עבה יותר (1-3 מיקרומטר) וצפופה, ומפחיתה את קצב הקורוזיה ב-5-10×.
יציבות שכבת פסיבציה כמותית לעומת חמצן מומס
ב-50% K₂CO₃ ב-110 מעלות למשך 1,000 שעות:
| עשה (ppm) | עובי שכבת Titanate (מיקרומטר) | שיעור קורוזיה (מ"מ/שנה) | מצב פני השטח |
|---|---|---|---|
| 0 (מוציא אוויר) | 0.05–0.1 | 0.15–0.30 | כהה, נקבובי |
| 0.5 | 0.1–0.3 | 0.08–0.15 | אפור, בינוני |
| 2 | 0.5–1.0 | 0.03–0.08 | אפור בהיר |
| 5 | 1.0–2.0 | 0.01–0.03 | בהיר, מגן |
| 10 | 2.0–3.0 | 0.005–0.015 | מואר, יציב |
השפעת הטמפרטורה על דרישת ה-DO
| טמפרטורה (מעלה) | מינימום DO עבור פסיביות יציבה (ppm) | ביצוע מומלץ (ppm) |
|---|---|---|
| 80 | 1 | 3 |
| 100 | 2 | 5 |
| 110 | 3 | 6 |
| 120 | 4 | 8 |
מדריך לניהול חמצן מומס
| DO נמדד (ppm) | יציבות שכבת Titanate | פעולה מומלצת |
|---|---|---|
| >5 | מְעוּלֶה | אַף לֹא אֶחָד |
| 3–5 | טוֹב | מעקב שבועי |
| 1–3 | שׁוּלִי | ספוג אוויר |
| 0.5–1 | יָרוּד | הגדל אוורור |
| <0.5 | לֹא יַצִיב | עיצוב מחדש; להוסיף מחמצן |
המלצה הנדסית
עבור 50% K₂CO₃ ב-110 מעלות, שמור על חמצן מומס מעל 5 ppm על ידי זריקת אוויר או הזרקת חמצן. על ידי שליטה ב-DO, המהנדס מקדם שכבת אשלגן טיטנאט יציבה ומגינה וממזער קורוזיה.
