ב-5% נתרן היפוכלוריט (NaOCl) ב-60 מעלות, טיטניום מציג קצב קורוזיה אחיד נמוך של 0.01-0.05 מ"מ בשנה בשל הסביבה המחמצנת מאוד. עם זאת, מכסה הקצה המרותך של מחמם טבילה מכיל חריץ בשורש הריתוך-הרווח בין מכסה הקצה לדופן הצינור בחלק הפנימי של המחמם. גיאומטריית חריץ זו לוכדת אלקטרוליט עומד. היפוכלוריט מתפרק בתוך הנקיק ליצירת כלוריד וחמצן, והכלורידים מתרכזים עד פי 5-10 מריכוז התפזורת. הסרט הפאסיבי מתפרק בתוך הנקיק, וקצב הקורוזיה מואץ ל-0.3-1.0 מ"מ בשנה, שהוא מהיר פי 10-100 מדילול אחיד. הכשל מתרחש בעיקר בשורש הריתוך, לרוב ללא קורוזיה חיצונית גלויה.

המנגנון של קורוזיה של חריצים בשורש הריתוך בהיפוכלוריט

בתמיסת ההיפוכלוריט בתפזורת, הסביבה המחמצנת שומרת על סרט פסיבי יציב. בתוך חריץ שורש הריתוך, הגיאומטריה המוגבלת מונעת מילוי חמצן. היפוכלוריט מתפרק: 2OCl⁻ → O₂ + 2Cl⁻. ריכוז הכלוריד מצטבר, והחמצן מתרוקן. ה-pH המקומי יורד כאשר חומצה תת-כלורית נוצרת. השילוב של כלוריד גבוה, חמצן נמוך ו-pH חומצי הורס את הסרט הפסיבי. הקתודה החיצונית הגדולה (שאר המחמם) מניעה פירוק אנודי מהיר בתוך החריץ. גיאומטריית שורש הריתוך מכילה גם מתח מתיחה שיורי כתוצאה מהריתוך, מה שמאיץ את התחלת הסדקים.

שיעורי קורוזיה כמותיים של חריצים בשורש הריתוך

Controlled testing in 5% NaOCl at 60°C over 1,000 hours has established the following corrosion rates for Grade 2 titanium at different heater locations. For the tube body (smooth surface, no crevice), the uniform corrosion rate is 0.01–0.03 mm per year, and the surface remains bright with no pitting. For the external weld toe (the outside of the welded end cap), the corrosion rate is 0.02–0.05 mm per year, and the surface shows light etching. For the weld root crevice (inside gap of 0.1–0.3 mm), the crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm per year, and severe grooving occurs, with perforation of a 1.2 mm wall within 1,500–4,000 hours. For the weld root with a poorly fitted end cap (gap >0.5 מ"מ), קצב קורוזיה של החריצים עולה ל-0.5-1.2 מ"מ בשנה, עם ניקוב תוך 1,000-2,500 שעות.

השפעת ריכוז היפוכלוריט וטמפרטורה על חומרת החריצים

חומרת קורוזיה של חריצי שורש ריתוך עולה עם ריכוז ההיפוכלוריט והטמפרטורה. ב-1% NaOCl ו-60 מעלות, שיעור קורוזיה של החריצים הוא 0.15-0.40 מ"מ בשנה. ב-5% ו-60 מעלות, השיעור הוא 0.30-0.80 מ"מ בשנה. ב-10% ו-60 מעלות, השיעור מגיע ל-0.50-1.20 מ"מ בשנה. ב-5% ו-40 מעלות, השיעור הוא 0.10-0.25 מ"מ בשנה. ב-5% ו-80 מעלות, השיעור עולה ל-0.50-1.00 מ"מ בשנה. נוכחות של כלורידים בתמיסת ההיפוכלוריט (מאקונומיקה מיושנת) מגבירה את שיעור קורוזיה של החריצים ב-30-50% נוספים.

מדריך לתכנון שורש ריתוך והפחתה עבור שירות היפוכלוריט

הטבלה הבאה מספקת המלצות לתכנון ריתוך מכסה קצה ותצורות חלופיות למניעת קורוזיה של חריצים ב-5% נתרן היפוכלוריט ב-60 מעלות.

הנדסה מעבר לתכנון ריתוך

דרגת הטיטניום משפיעה על עמידות בפני קורוזיה. לדרגה 7 (פלדיום-מיוצב) זמן התחלה ארוך פי 3-5 וקצב התפשטות נמוך ב-50-70% בהשוואה לדרגה 2 בחריצי היפוכלוריט. כיתה י"ב מציעה שיפור בינוני. עובי הקיר מספק קצבה חומרית; קיר של 2.0 מ"מ עם קורוזיה של חריצים ב-0.5 מ"מ בשנה שורד 4 שנים. יש לעצב את מכסה הקצה כריתוך קת חדירה מלאה, סומק מבפנים ומבחוץ. אם לא ניתן להימנע מנדק, מילוי הרווח בעזרת סרט PTFE או איטום פלואורופולימר מונע חדירת אלקטרוליטים. שטיפה תקופתית של המחמם במים מתוקים מפחיתה את ריכוז ההיפוכלוריט בתוך חריצים.

ביצוע מפרט מושכל

עבור מחמם טבילה טיטניום ב-5% נתרן היפוכלוריט ב-60 מעלות, ציין ריתוך קת חדירה מלאה עבור מכסה הקצה, טחון מבפנים ומבחוץ כדי ליצור גיאומטריה ללא חריצים.- אם ריתוך חדירה מלא אינו אפשרי, ציין מרווח שורש ריתוך מינימלי של פחות מ-0.1 מ"מ ודרוש בדיקת ריתוך לאחר- כדי לאמת את גודל הרווח. עבור יישומים קריטיים, ציין טיטניום דרגה 7 והוסף בדיקת דליפת הליום כדי לאמת את תקינות הריתוך. במהלך הפעולה, בדוק את אזור הריתוך מדי רבעון באמצעות בורסקופ או חודר צבע; אם מוצרי קורוזיה נראים בתוך הריתוך, החלף את המחמם. על ידי תכנון שורש ריתוך ללא חריצים, המהנדס מבטל את מנגנון הקורוזיה המהיר, ומאפשר למחמם להשיג חיי שירות מוגבלים רק על ידי דילול אחיד.