Untuk Batang Panas Titanium dalam Asam Fosfat 50% pada 100 derajat, Bagaimana Kehadiran Fluorida 500 ppm Mengubah Suhu Lubang Kritis dan Waktu Perforasi pada Dinding 1,5 mm?

Titanium dalam asam fosfat 50% pada suhu 100 derajat cukup pasif dengan laju korosi kurang dari 0,05 mm/tahun dan suhu lubang kritis (CPT) sekitar 85 derajat. Penambahan 500 ppm fluorida (sebagai HF atau NaF) mengurangi CPT secara substansial hingga 50 derajat, yang berarti bahwa pada suhu kerja 100 derajat, pitting stabil dimulai dalam 100-300 jam. Dalam kondisi ini, waktu untuk melubangi dinding berukuran 1,5 mm adalah 500-1500 jam vs. > 10.000 jam dalam asam bebas fluorida. Ion fluorida berinteraksi dengan ion titanium dan menghambat repassivasi sehingga mempercepat perkembangan pitting.

Mekanisme Depresi CPT yang Dipicu oleh Fluorida

Film pasif pada titanium stabil hingga 85 derajat dalam asam fosfat murni. Titanium bereaksi dengan ion fluorida menghasilkan kompleks heksafluorotitanat yang larut: TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O. Proses ini menghilangkan film pasif dengan laju yang meningkat secara eksponensial seiring dengan peningkatan suhu. Pada suhu 100 derajat, laju kompleksasi cukup untuk menghasilkan pecahnya film lokal pada cacat permukaan. Saat lubang mulai terbentuk, konsentrasi fluorida yang tinggi di dalam lubang akan mempertahankan lingkungan yang agresif dan lubang tersebut akan menyebar dengan cepat.

Ketergantungan CPT dan Waktu Perforasi pada Konsentrasi Fluorida: Kuantitatif

50% H3PO4 at 100 °C with different amounts of fluoride has been developed for Grade 2 titanium by controlled testing. At 0 ppm F- the CPT is 85-90°C, no pitting is found at 100°C and the time to perforation of 1.5 mm is >10.000 jam. Pada 50 ppm F⁻ CPT diturunkan menjadi 75-80 derajat , pitting dimulai setelah 1.000-2.000 jam dan perforasi terjadi setelah 5.000-8.000 jam. CPT adalah 65-70 derajat pada 100 ppm F-, pitting dimulai dalam 500-1,000 jam, perforasi dalam 2,000-4,000 jam. CPT pada 250 ppm F- adalah 55-60 derajat dan pitting terjadi dalam 200-500 jam dan perforasi dalam 1.000-2.000 jam. Pada 500 ppm F-CPT 45-50C, inisiasi pitting 100-300 jam dan perforasi 500-1500 jam.

Panduan Toleransi Fluorida Pemanas Asam Fosfat

Tabel di bawah ini memberikan konsentrasi fluorida maksimum yang diizinkan untuk pemanas titanium Kelas 2 dan Kelas 7 dalam 50% H3PO4 pada 100 derajat pada masa pakai yang diperlukan.

Required Service Life (years) Max F⁻ for Grade 2 (ppm) Max F⁻ for Grade 7 (ppm)Average time of perforation (1.5 mm wall)Recommended Action >5 < 50 < 200 > 5 tahun3-5 50-100 200-300 2-5 tahun Pemantauan triwulanan 1-3 100-250 300-400 1-3 tahunGunakan Kelas 7<1 250-500 400-600 6-12 monthsReduced temperature
Tidak dapat diterima 500 600 < 6 bulan Buang fluorida
Rekayasa Melampaui Kendali Fluorida

Titanium kelas 7 (paladium yang distabilkan) memiliki CPT 15-20 derajat lebih tinggi daripada Kelas 2 pada konsentrasi fluorida apa pun sehingga memungkinkan pengoperasian yang aman pada suhu 100 derajat hingga 200 ppm F⁻. Ketebalan dinding memberikan batas perforasi . 2.5mm dinding dengan 500ppm F memberikan waktu perforasi 800 hingga 2.500 jam . 1.5mm menghasilkan 500 hingga 1.500 jam . Penambahan ion aluminium (100-200 ppm) mengkomplekskan fluorida bebas dan membuatnya kurang agresif 50-70%. Fluorida yang diizinkan meningkat 3-5 kali lipat ketika suhu diturunkan dari 100C menjadi 80C.

Membangun Spesifikasi yang Diinformasikan

Titanium kelas 7 untuk layanan dalam asam fosfat 50% pada 100 derajat dengan 500 ppm fluorida. Umur layanan diperkirakan antara 500 dan 1,500 jam (0,5-2 tahun) dengan dinding 1,5 mm. Untuk memperpanjang masa pakai, endapan fluorida dengan aluminium hidroksida atau turunkan suhu hingga 80 derajat atau naikkan ketebalan dinding hingga 3,0 mm. Selama pengoperasian, periksa pemanas untuk lubang setiap bulan menggunakan pemetaan ketebalan ultrasonik. Untuk Kelas 7, teknisi mencegah terjadinya lubang cepat dalam layanan asam fosfat panas dengan mengatur konsentrasi fluorida hingga kurang dari 200 ppm.